Analisi reologiche e prove dinamico-meccaniche

T

- G’ e G’’ in funzione del tempo t, es durante la reticolazione

dell idrogelo

3)La terza prova è quella di transitorio

- Test di creep-recovery: applico uno sforzo a gradino e guardo

la def nel t, quanto ci mette a raggiungere il valore asintotico

- Test di stress-relaxation: applico una def a gradino e guardo lo

sforzo nel t, quanto ci mette a raggiungere il valore asintotico o

stress residuo

1)

La rampa di shear rate. Il reometro effettua rotazioni sempre più

veloci. Possiamo calcolare la viscosità in funzione dello shear rate.

Viscosità = s.stress/s.rate (eta = tau/gamma_punto).

L unità di misura della viscosità è il Pa*s o il cP (centiPoise) = 1

mPa*s.

Se la viscosità non dipende dallo shear rate applicato ma solo

dalla temperatura T allora il fluido è definito newtoniano, ovvero tau

è direttamente proprorzionale a gammapunto e la costante di prop è eta

quindi eta=tau/gammapunto è cost rispetto a gammapunto

Se la visc dipende anche dallo shear stress e non solo da T, allora

il fluido è definito non newtoniano, ovvero eta=tau/gammapunto

non è cost ma è a sua volta funzione di gammapunto. Es il sangue

e i mat polimerici.

I fluidi newt hanno visc. cost rispetto allo s.r qunidi il grafico è una

retta orizzontale.

I mat non newt hanno una retta non orizzontale. Esistono mat shear

thinning e shear thickening. Vogliamo mat shear thinning cioè la visc

deve diminuire all aumentare dello sr qindi con pendenza negativa.

Così sono stampabili, nel processo di stampa infatti vogliamo che all

aumentare della pressione applicata la resistenza opposta diminuisca e il

fluido scorra nell ugello.

Si può anche applicare una rampa di temperatura, mantenendo lo

shear rate cost, per vedere come varia eta in funzione di T.

Eta descresce all aumentare di T per i mat che hanno una transizione

da gel a sol con l aumentare della T es gelatina, ma ne esistono altri

che funzionano al contrario.

2)

G* è il modulo complesso. Dotato di modulo (ampiezza della sinusoide)

e fase (sfasamento sinusoide). G = G’ + iG’’.

G’ è la parte reale di G*, è il modulo conservativo, rappresenta la

componente elastica del mat, che è legata all energia accumulata

come deformazione elastica qunidi non permanente del mat.

G’’ è la parte immaginaria di G*, è il modulo dissipativo,

rappresenta la componente viscosa del mat, legata alla dissipazione

di energia sottoforma di calore e alle deformazioni permanenti

dovute allo scorrimento delle catene nel mat.

Se tetha è la fase di G*, tan tetha = G’’/G’, varia tra 0° e 90°.

Dove G’>G’’ il mat è solid-like/gel-like, es idrogeli nei mat reticolati.

Dove G’’>G’ il mat è liquid-like/sol-like, mat non ancora reticolati.

La prima prova da fare in regime oscillatorio è la rampa dell A di shear

strain, mantenendo f e T cost = strain sweep.

Vogliamo vedere la Regione Viscoelastica Lineare del mat (LVR)

ovvero il range di strain in cui G’ e G’’ rimangono cost. Serve per le

prove successive, dove vario T/f mantenendo cost A, in modo che

durante l oscillazione G’ e G’’ rimangano anch essi cost. Poi scelgo un

valore di riferimento per A

all interno del range, in

modo arbitrario.

Se invece facciamo la rampa di T, con A e f cost = temperature

sweep. T da 5 a 50°, f di solito a 1 Hz.

Ottengo la T di transizione sol-gel, quando G’ e G’’ si invertono

(G’=G’’). Viene usata quando ho un mat termoresponsive, es

gelatina che è solidlike a basse T o il pluronic che a bassa T è

liquid-like.

Il time sweep è la rampa di t, con A T f cost.

Si fa con gli idrogeli per studiare i tempi di reticolazione, che

inizialmente sono liquidi perché non reticolati poi mettiamo il reticolante

in soluzione e vediamo quanto ci mette a reticolare. Oppure per studi di

evaporazione di solvente.

All inizio G’’ > G’, poi G’ eguaglia G’’ e poi lo supera, fino a

stabilità.

Come output abbiamo il gel-point ovvero quando G’=G’’. E’ l istante

in cui il mat si è gelificato, ho ottenuto l idrogelo. Lo uso come

riferimento per la velocità di reticolazione.