Transiciones de fase y procesos de relajación en polímeros y copolímeros
En esta tesis se estudian distintos aspectos relacionados a procesos de relajación y transiciones de fase en polímeros y copolímeros. Los estudios, con componentes teóricas y experimentales, son focalizados a escalas microscópicas, mesoscópicas, y macroscópicas. A escalas microscópicas, se estudia l...
| Autor principal: | |
|---|---|
| Otros Autores: | |
| Formato: | tesis doctoral |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2009
|
| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/2000 |
| Aporte de: |
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I20-R126123456789-2000 |
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Universidad Nacional del Sur |
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Repositorio Institucional Universidad Nacional del Sur (UNS) |
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polímeros copolímeros física |
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polímeros copolímeros física Gómez, Leopoldo R. Transiciones de fase y procesos de relajación en polímeros y copolímeros |
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En esta tesis se estudian distintos aspectos relacionados a procesos de relajación y transiciones de fase en polímeros y copolímeros. Los estudios, con componentes teóricas y experimentales, son focalizados a escalas microscópicas, mesoscópicas, y macroscópicas. A escalas microscópicas, se estudia la relajación de tensiones de polímeros estrella dentro
de una red de obstáculos fija. Los resultados son comparados con experimentos en redes poliméricas modelo. Comparando datos de fundidos de estrellas entrelazadas, con datos de cadenas estrellas y pendientes dentro de redes, se identifican claramente los efectos de dilución dinamica. Como la dilución dinámica es inhibida en redes, los resultados permiten verificar por primera vez la validez del potencial para retracción de ramas propuesto por Pearson y Helfand, y la equivalencia entre la relajación de cadenas estrellas y pendientes.
A escalas mesoscópicas, se realizan diversos estudios teóricos y experimentales de films delgados de copolímeros bloque sobre diferentes sustratos. Los estudios teóricos en sistemas 2D son realizados al combinar la energía libre de Otha-Kawasaki con la ecuación de Cahn-Hilliard. Inicialmente este modelo es utilizado para estudiar el proceso de descomposición espinodal en sistemas hexagonales cercanos al límite de metaestabilidad. Se muestra que en esta región una red de fluctuaciones iniciales conduce a la nucleación correlacionada de dominios hexagonales, produciendo un proceso de relajación que muestra grandes similaridades con el de nucleación y crecimiento. Se argumenta que este
proceso de relajación es de carácter universal, y se comparan los resultados con observaciones realizadas en otros sistemas. El mismo modelo es también utilizado para analizar los mecanismos de ordenamiento en sistemas hexagonales . En este caso se observa una dinámica de ordenamiento lenta, con longitudes de correlación que crecen de forma logarítmica en el tiempo, donde los puntos triples dominan la dinámica y conducen al sistema a permanecer en una red de dominios estables. Estos resultados están en buen acuerdo con las predicciones realizadas por Lifshitz y Safran, para la dinámica de ordenamiento de sistemas con estados de equilibrio
degenerados. El modelo es finalmente utilizado para estudiar la formación de fases esmécticas sobre sustratos con curvatura. En este estudio se muestra que existe un fuerte acoplamiento entre defectos topológicos y curvatura, que conduce a la localización de defectos en zonas de alta
curvatura. Se muestra que la geometría del sustrato influye en el proceso de ordenamiento desde las primeras etapas del proceso de formación de la fase, con lo que se propone la utilización de sustratos curvos como un mecanismo de control sobre las microestructuras de copolímeros bloque.
Los estudios experimentales consideran las propiedades de films delgados de copolímeros sobre sustratos planos de silicio, y corrugados de fotoresist. Sobre sustratos planos se analiza la dinámica de ordenamiento de sistemas hexagonales mediante microscopía de fuerza atómica y tratamientos térmicos. Se encuentra que la dinámica de ordenamiento puede ser potencial o logarítmica, dependiendo de la temperatura. Sobre sustratos corrugados en una dirección,
se analizan las configuraciones de films delgados en fase cilíndrica. Se muestra que los cilindros se orientan de forma perpendicular a la corrugación, contrario a lo que se espera de un simple análisis energético. Tratamientos térmicos muestran que el ordenamiento es liderado por el movimiento de disclinaciones, las cuáles conducen al sistema a mantenerse en estados metaestables.
Finalmente, a escalas macroscópicas, se estudian transiciones de fase y la respuesta viscoelástica de copolímeros en fundidos. A través de experimentos de difracción de rayos X a
bajo ángulo y reología, se identifican diferentes morfologías y transiciones de fase de ordenorden y orden-desorden. |
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Vega, Daniel A. |
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Vega, Daniel A. Gómez, Leopoldo R. |
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tesis doctoral |
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Gómez, Leopoldo R. |
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Gómez, Leopoldo R. |
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