Onderzoekers onder leiding van CEE-professor Oscar Lopez-Pamies hebben de heersende vergelijkingen afgeleid die het macroscopische mechanische gedrag van elastomeren gevuld met vloeibare insluitsels rechtstreeks in termen van hun microscopisch gedrag beschrijven en verklaren. Het werk wordt beschreven in een artikel van Lopez-Pamies en Ph.D. student Kamalendu Ghosh publiceerde onlangs in het Journal of the Mechanics and Physics of Solids .

"Sinds de ontdekking in het begin van de twintigste eeuw dat de toevoeging van koolstofzwart en silica-nanodeeltjes aan rubber resulteerde in een composietmateriaal met drastisch verbeterde eigenschappen, zijn er voortdurend inspanningen geleverd om te begrijpen wanneer en hoe de toevoeging van vulstoffen aan elastomeren leidt tot materialen met nieuwe mechanische en fysieke eigenschappen", schreef Lopez-Pamies. "De focus lag bijna uitsluitend op vaste vulstofinsluitsels."

Recente theoretische en experimentele resultaten hebben aangetoond dat in plaats van het toevoegen van vaste insluitsels aan elastomeren, de toevoeging van vloeibare insluitsels kan leiden tot een nog opwindendere nieuwe klasse materialen met het potentieel om een ​​verscheidenheid aan nieuwe technologieën mogelijk te maken. Enkele voorbeelden zijn elastomeren gevuld met ionische vloeistoffen, vloeibare metalen en ferrovloeistoffen, die unieke combinaties van mechanische en fysische eigenschappen vertonen.

"De reden achter zulke nieuwe eigenschappen is tweeledig", schreef Lopez-Pamies. "Aan de ene kant verhoogt de toevoeging van vloeibare insluitsels aan elastomeren de algehele vervormbaarheid. Dit in tegenstelling tot de toevoeging van conventionele vulstoffen die, omdat ze gemaakt zijn van stijve vaste stoffen, de vervormbaarheid verminderen. Bovendien, de mechanica en fysica van de grensvlakken die een vaste stof scheiden elastomeer van ingebedde vloeibare insluitsels, hoewel verwaarloosbaar wanneer de insluitsels groot zijn, kan een significante en zelfs dominante invloed hebben op de macroscopische respons van het materiaal wanneer de deeltjes klein zijn.

"Opvallend genoeg stellen de vergelijkingen vast dat deze materialen zich gedragen als vaste stoffen, zij het vaste stoffen met een macroscopisch gedrag dat direct afhangt van de grootte van de vloeistofinsluitsels en het gedrag van de elastomeer / vloeistof-interfaces. Dit geeft toegang tot een ongelooflijk groot aantal fascinerende gedragingen door de grootte van de insluitsels en de chemie van de elastomeer/vloeistof-interfaces op de juiste manier af te stemmen. Een zo'n opmerkelijk gedrag is "cloaking", wanneer het effect van de insluitsels kan worden gedaan om te verdwijnen."

Dit werk werd gedaan als onderdeel van de subsidie ​​van Lopez-Pamies van het NSF-programma, Designing Materials to Revolutionize and Engineer our Future (DMREF). Op zijn beurt maakt DMREF deel uit van het Materials Genome Initiative van meerdere instanties, dat tot doel heeft de weg vrij te maken voor de ontdekking, productie en toepassing van geavanceerde materialen. + Verder verkennen

Oude micro-organismen gevonden in haliet kunnen gevolgen hebben voor het zoeken naar leven