اصول و كاربرد رئولوژي تبديل فوريه در شناسايي آلياژهاي پليمري

Principles and Application of Fourier-Transform Rheology in the Identification of Polymer Alloys

امروزه، تقريبا اغلب پژوهشگران پليمري از روش‌هاي رئولوژي براي شناسايي ريزساختار انواع سامانه­ هاي پليمري بهره مي‌برند. از معروف‌ترين و كاربرد­ي­ ترين اين روش‌ها، روش برش ‌نوساني دامنه‌ كوتاه (SAOS) براي مذاب‌هاي پليمري است كه اطلاعات بسيار ارزشمندي از ريزساختار ماده‌ بررسي ­شده در اختيار پژوهشگران قرار مي‌دهد. مواد گوناگون در اين آزمون، صرفا در ناحيه‌ گرانروكشسان خطي بررسي مي ­شوند. اما در واقعيت، پليمرها (خام، آلياژي، كامپوزيتي و غيره) در اكثر روش‌هاي شكل‌دهي در معرض برش‌هاي بسيار بيشتر از ناحيه‌ گرانروكشسان خطي قرار مي‌گيرند. بدين دليل، بررسي رفتار غيرخطي پليمرها از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. رئولوژي تبديل فوريه، يكي از به ­­روز‌ترين روش‌هاي شناسايي ريزساختار پليمرهاست. استفاده از تغيير شكل‌هاي نوساني بزرگ كه به خروج از ناحيه‌ گرانروكشسان خطي منجر مي‌شود، اساس روش رئولوژي تبديل فوريه است. پاسخ تنش به اين تغيير شكل‌هاي بزرگ، افزون بر هارموني اصلي، شامل هارموني‌هاي فرد بالاتر نيز شده كه اين مسئله به پيچيده‌شدن شكل پاسخ منجر مي ­شود. در روش رئولوژي تبديل فوريه، براي بررسي پاسخ يادشده از تبديل پاسخي پيچيده در حوزه‌ زمان به پاسخي ساده در حوزه‌ بسامد استفاده مي ­شود. اين پاسخ داراي اطلاعات بسيار ارزشمندي درباره ريزساختار ماده است كه استخراج اين اطلاعات از پاسخ‌هاي خروجي دستگاه در دامنه گرانروكشسان خطي (با اين دقت) امكان‌پذير نيست.

Today, almost all polymer researchers use rheological methods to identify the microstructure of various polymer systems. One of the most popular and widely used methods is the small amplitude oscillatory shear (SAOS) test. SAOS provides a set of valuable information about the microstructure of polymeric materials. Various materials in this test are examined only in the linear viscoelastic region (LVR). However, polymer melts (raw, alloy, composite, etc.) are exposed to a much higher shear rate in processing methods. Therefore, the study of the non-linear behavior of polymers is of particular importance. Fourier transform rheology (FT rheology) is one of the most advanced methods for identifying the microstructure of polymers. The use of large amplitude oscillatory shear (LAOS), which leads to departure from the LVR, is the basis of the method. The stress response to this large deformation has the basic harmonies and involves higher odd harmonies that complicate the response form. In this method, the Fourier transform technique is used to convert a complex response in the time domain to a simple response in the frequency domain. The mentioned response contains valuable information about the microstructure of materials, which is impossible to extract (with this high accuracy) from the output responses in the LVR.