Een bekende methode voor het maken van polymeermaterialen is het mengen of mengen van meerdere polymeren. Voor disperse mengsels, twee vloeibare polymeren mengen niet goed met elkaar, wat leidt tot een zogenaamde druppel-in-matrix-microstructuur die lijkt op emulsies van olie en water. De materiaaleigenschappen van het polymeermengsel zijn afhankelijk van de uiteindelijke microstructuur, zodat de materiaaleigenschappen tijdens de verwerkingsgeschiedenis kunnen worden afgestemd. Echter, het definitief verbinden van de uiteindelijke microstructuur met de verwerkingsgeschiedenis met numerieke modellen is het onderwerp van lopend onderzoek. Voor zijn Ph.D. Onderzoek, Wing-Hin Wong heeft bestaande numerieke modellen uitgebreid en verbeterd om deze verbinding beter te beschrijven.

Polymeermengsels worden veel gebruikt in de industrie, omdat hun materiaaleigenschappen nauwkeurig kunnen worden afgestemd op specifieke toepassingen. Een belangrijk aspect van het beheersen van deze materiaaleigenschappen is de microstructuur of morfologie van het polymeermengsel. Bijvoorbeeld, druppel-in-matrix microstructuren worden gevormd wanneer de volumefractie van de ene polymeervloeistof in het mengsel voldoende klein is in vergelijking met de andere. Niettemin, de uiteindelijke microstructuur hangt af van de processen die worden gebruikt om de polymeren te mengen of te mengen.

Druppels en FEM

In werkelijkheid, mengsels bevatten grote aantallen druppels. Computationele modellen kunnen nuttig zijn met betrekking tot het begrijpen van de onderliggende microstructuur, er is echter een geschilpunt. Het is rekenkundig onpraktisch om elke afzonderlijke druppel te volgen in een model van een druppel-in-matrix-microstructuur.

Voor zijn onderzoek Wing-Hin Wong koos ervoor om in plaats daarvan clusters van druppels te volgen in plaats van individuele druppels, bestaande benaderingen als basis voor deze benadering te gebruiken. Vervolgens breidde hij het bestaande model uit zodat ze konden worden toegepast om complexe stromingssituaties te bestuderen die worden gebruikt bij de verwerking van mengsels zoals afschuifstroming, zonderlinge cilinderstroom, en Poiseuille-flow. In aanvulling, het model werd ook aangepast zodat het gebruikt kon worden in een continue Eindige Elementen Methode (FEM) benadering.

Het model werd ook gebruikt om de ontwikkeling van microstructuren in een dubbelschroefsextruder te bestuderen, die veel wordt gebruikt als mengapparaat in de industrie. Wat betreft het voorspellen van de relatie tussen de uiteindelijke microstructuur en stromen die worden gebruikt bij de verwerking van de polymeermengsels, de in dit onderzoek ontwikkelde modellen zijn veelbelovend.