Abstrakt:
Polymervätskor, som ofta används i industrier och i det dagliga livet, kan uppvisa komplexa beteenden under extrema förhållanden. Ett sådant spännande fenomen är vätskesprickning, där vätskekedjemolekylerna spricker, vilket leder till en plötslig frigöring av energi och materialfragmentering. Trots dess betydelse i både industriella processer och grundläggande vetenskap, är den detaljerade dynamiken i polymervätskesprickning fortfarande dåligt förstådd, främst på grund av utmaningarna i samband med att fånga dessa snabba händelser.
I den här studien utnyttjar vi kraften i höghastighetsavbildning och multiskalig analys för att reda ut mekanismerna bakom polymervätskesprickning. Med hjälp av skräddarsydda experimentella uppställningar och toppmoderna bildtekniker, visualiserar vi frakturprocesserna i realtid och får oöverträffade insikter i utvecklingen av materialstrukturer under sprickbildning. Våra experiment avslöjar intrikata mönster av vätskestrålning, kavitation och generering av stötvågor, vilket ger viktig information om energiavledning och fragmenteringsprocesser.
Genom att manipulera experimentella parametrar som polymersammansättning, temperatur och spänningsförhållanden undersöker vi systematiskt sambandet mellan materialegenskaper och sprickbeteende. Våra fynd belyser inverkan av molekylär arkitektur, intrasslingsdensitet och viskoelastiska egenskaper på vätskesprickningsdynamik. Denna kunskap möjliggör rationell design och optimering av polymermaterial, vilket banar väg för förbättrad prestanda och säkerhet i olika tekniska tillämpningar.
I slutändan överbryggar vårt arbete klyftan mellan grundläggande förståelse och praktiska tillämpningar, och främjar området för polymerfysik och materialvetenskap. Insikterna från våra höghastighetsexperiment kan vägleda utvecklingen av mer robusta polymermaterial, vilket bidrar till innovationer inom branscher allt från elektronik och energi till hälsovård och flyg.
