Microgelsuspensioner är mjuka material som består av tvärbundna polymernätverk som sväller i ett flytande medium. De finns i olika applikationer, inklusive produkter för personlig vård, färger och beläggningar. Att förstå beteendet hos mikrogelsuspensioner under kompression är avgörande för att optimera deras prestanda i dessa applikationer.

I en nyligen genomförd studie använde forskare datorsimuleringar för att undersöka beteendet hos täta mikrogelsuspensioner under kompression. De fann att mikrogelerna genomgår en serie strukturella transformationer när suspensionen komprimeras. Vid låg kompression är mikrogelerna sfäriska och slumpmässigt packade. När kompressionen ökar börjar mikrogelerna deformeras och bilda ansiktscentrerade kubiska (fcc) och hexagonala tätpackade (hcp) strukturer. Vid ännu högre kompressioner blir mikrogelerna kraftigt deformerade och bildar ett oordnat, glasartat tillstånd.

Forskarna fann också att de strukturella omvandlingarna av mikrogelerna åtföljs av förändringar i suspensionens mekaniska egenskaper. Vid låga kompressioner är upphängningen mjuk och elastisk. När kompressionen ökar blir suspensionen styvare och skörare. Övergången från ett mjukt till ett sprött tillstånd tillskrivs bildandet av fcc- och hcp-strukturerna, som låser mikrogelerna på plats och förhindrar att de deformeras ytterligare.

Resultaten av denna studie ger värdefulla insikter om beteendet hos täta mikrogelsuspensioner under kompression. Denna information kan användas för att optimera prestandan hos mikrogelbaserade material i olika applikationer. Till exempel kan kunskapen om de strukturella omvandlingarna och mekaniska egenskaperna hos mikrogelsuspensioner användas för att designa material som är mjuka och elastiska vid låga påkänningar men som blir styva och spröda vid höga påkänningar. Sådana material kan vara användbara i applikationer där både flexibilitet och styrka krävs.

Sammanfattningsvis har studiet av täta mikrogelsuspensioner under kompression med hjälp av datorsimuleringar avslöjat viktig information om de strukturella transformationerna och mekaniska egenskaperna hos dessa material. Denna information kan användas för att optimera prestandan hos mikrogelbaserade material i olika applikationer.