Beter dan spelen met Lego, het gooien van polymeerketens van verschillende lengtes in een mengsel kan verrassende resultaten opleveren. In een nieuwe studie gepubliceerd in EPJ E , natuurkundigen richten zich op hoe een mengsel van chemisch identieke ketens in een smelt unieke effecten op hun oppervlak produceert. Dat komt door de manier waarop korte en lange polymeerketens met elkaar omgaan. In dit soort smelten, polymeerketenuiteinden hebben, overuren, een voorkeur voor de ondergrond.

Nutsvoorzieningen, Pendar Mahmoudi en Mark Matsen van de Universiteit van Waterloo, Ontario, Canada, hebben de effecten bestudeerd van het verrijken van langketenige polymeersmelten met korteketenige polymeren. Ze voerden numerieke simulaties uit om de verminderde spanning op het oppervlak van de smelt te verklaren, als gevolg van korte ketens die in de loop van de tijd aan het oppervlak segregeren naarmate de wanorde in de smelt groeit. Ze vonden een elegante formule om de oppervlaktespanning van dergelijke smelten te berekenen, verbonden met het relatieve gewicht van hun componenten.

In dit onderzoek, de auteurs modelleren individuele polymeren als een kraal-veermodel dat een reeks monomeren verbindt die zijn verbonden door vrij verbonden bindingen. Ze gebruiken dan een theorie, zogenaamde zelfconsistente veldentheorie (SCFT), wat helpt om te modelleren wat er op het oppervlak van de polymeersmelt gebeurt. Ze modelleren ook de overmatige concentratie van korte polymeren in combinatie met het effect op de oppervlaktespanning in termen van wanorde-energie. Ze vinden dat er universele afhankelijkheid is van de molecuulgewichtsverdeling van polymeren.

De auteurs vergelijken hun simulatie vervolgens met benaderde vergelijkingen. Ze leiden een eenvoudige wiskundige formule af die de grensvlakspanning beschrijft tussen niet-mengbare polymeren met korte en lange ketens als een functie van het molecuulgewicht van de polymeren in het mengsel. Wat is meer, ze vinden dat het molecuulgewicht ook van invloed is op het niveau van segregatie tussen polymeren met korte en lange ketens.