셀룰로스 나노결정 현탁액의 변형 유도 이방성
Multiscale Rheo-Optical and Scattering Signatures of Deformation-Induced Anisotropy in Aqueous Cellulose Nanocrystal Suspensions under Large-Amplitude Oscillatory Shear
Yoshifumi Yamagata, Ainaa Amirah Marzuki, Saki Otobe 외 2인·Langmuir·발표 2026.09· 0 인용
한국어 핵심 요약
수성 표면 전하 셀룰로스 나노결정(CNC) 현탁액은 농도에 따라 점도 증가, 겔화 및 변형 유도 이방성을 나타내지만, 이러한 반응이 발생하는 농도 및 변형률 진폭 범위는 반드시 일치하지 않습니다. 본 연구에서는 동일한 CNC 시스템에서 기계적, 광학적, 산란 특성을 비교하기 위해 저전단 유변학 및 선형 점탄성을 유변-편광 이미징(Rheo-PI) 및 유변-소각 광산란(Rheo-SALS)과 결합했습니다.
작동 저속 점도 및 Winter–Chambon 기준 분석을 통해 경험적 점도 교차 농도(Ccross)를 졸-겔 전이 농도(Cg)와 분리했습니다. 고정 주파수 대변형 진폭 진동 전단(LAOS) 조건에서, 위상 분해는 아니지만 직접 비교 가능한 Rheo-PI 및 Rheo-SALS 결과는 환형 평균 Rheo-PI 지연이 이방성 X자형 SALS 패턴이 나타나는 데 필요한 농도 및 변형률 진폭보다 낮은 조건에서 감지됨을 보여주었습니다.
첫 번째 광학 전이는 초기 원형 SALS 패턴의 겉보기 수축과 대략 일치했지만, 명확한 방향성을 가진 X자형 SALS 패턴은 더 큰 변형률 진폭에서만 나타났습니다. 이후 X자형 로브 기하학은 변형률 진폭에 따라 지속적으로 진화하며, 부과된 LAOS 조건에서 방향성 중간 규모 이방성의 후기 SALS 기반 특성을 제공했습니다.
이러한 결과는 CNC 현탁액에서 변형 유도 이방성의 비교 다중 스케일 지도를 제공하며, 점도 교차, 겔화, 국부 광학 이방성, 기계적 항복 및 이방성 산란 특성이 서로 관련되어 있지만 일치하지 않는 반응임을 구분합니다.
섹션 미리보기
연구 배경
셀룰로스 나노결정(CNC) 현탁액은 농도에 따라 점도 변화, 겔화, 변형 유도 이방성을 보입니다. 그러나 이러한 현상들이 발생하는 농도 및 변형률 범위는 서로 다를 수 있어, 다중 스케일에서의 동시 분석이 필요합니다.
핵심 발견
Rheo-PI는 Rheo-SALS보다 낮은 농도와 변형률 진폭에서 이방성을 감지합니다. 점도 교차, 겔화, 광학 이방성, 기계적 항복 및 산란 이방성은 서로 연관되어 있지만 동시에 발생하지 않는 별개의 현상임을 규명했습니다.
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