Topologiska interaktioner: Förstå viskoelasticitet på nano-skalan

Projekttitel: Topologiska interaktioner: Förstå viskoelasticitet på nano-skalan
Huvudsökande: Max Wolff, avdelningen för materialfysik
Beviljade medel: 3 600 000 SEK för perioden 2022-2025

Polymerer finns överallt omkring oss nuförtiden och kommer bli allt vanligare i framtiden. Produktionen av polymerer har nu till och med gått om stålproduktion med avseende på användning inom konstruktion. Huvudorsaken till detta är att polymerers egenskaper kan ge skräddarsydda material som utvecklas för att passa specifika applikationer. En stor fördel hos polymerer är att de har långa relaxationstider och detta medför att polymerer kan uppvisa både egenskaper som vätskor och som fasta material med en enorm elasticitet. En förståelse av de makroskopiska egenskaperna hos polymerer och möjligheten att relatera till de mikroskopiska egenskaperna är ett extremt intressant växande forskningsfält. Neutronspridning har och kommer fortsatt att bidra starkt till denna förståelse. Neutronens känslighet för lätta atomer och framför allt väte gör neutronen ovärderlig för studier av polymerer. Det går också att studera specifika delar av polymererna genom att använda deuterium som kontrastvätska. Då kan man också få ut strukturella och dynamiska egenskaper i polymersystem. I det här projektet kommer vi att fortsätta mot en förståelse av dynamik inom polymerer då man applicerar yttre spänning och skjuvning. Polymerer har som sagt intressanta flödesegenskaper. Detta beror på att polymerer, som kan ses som extremt långa kolkedjor, är intrasslade som ett garnnystan då de är i jämvikt och i vilande tillstånd. Vid skjuvning kan tilltrasslingen upplösas vilket resulterar i ett mindre intrasslat tillstånd. Övergången mellan det intrasslade och det icke intrasslade tillståndet är en dynamisk transition som är relaterad till de inre relaxationstiderna hos de enskilda molekylerna. Men ändringen i kedjedynamiken har inte tidigare studerats. Neutronens unika egenskaper gör att den är optimal för att studera den här typen av övergångar och vi kommer att dra full nytta av detta. Genom att använda inelastisk neutronspridning är det möjligt att extrahera alla relevanta relaxationsprocesser.