Phase separation and physico-chemical processes at microscopic and macroscopic levels in MWCNT laden polymer blends using a unique droplet based architecture

文献情報

出版日 2017-08-29
DOI 10.1039/C7CP03621C
インパクトファクター 3.676
著者

Binita Pathak, Goutam Prasanna Kar, Suryasarathi Bose, Saptarshi Basu


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要旨

We propose a unique contact-free droplet based architecture in which thermally induced instabilities can be used to precisely alter the phase separation behavior in a dynamically asymmetric polymer blend (solution of PS/PVME in toluene) by controlling the external heating rates and concentration of added nanoparticles (multi-walled carbon nanotube particles, MWCNTs). In addition, by tuning the heating rates, distinctly different macroscopic morphologies (hollow shell or globular mass) can be obtained as a final structure in such droplets. Furthermore, the process of separation is temporally aggravated by several orders (about 3–5 orders) as compared to the traditional bulk processing techniques (thin film of blends). Faster production rate and high throughput promise a new spray-based architecture for producing phase separated structures. Addition of MWCNTs in the polymer blend delays the separation phenomenon as it interacts with the polymers and alters the stability criteria. Furthermore, addition of nanoparticles also introduces a different mode of instability at higher external heating rates. Heat accumulation due to particles causes boiling of the solvent (toluene) trapped inside the droplet which leads to subsequent explosion of the entire droplet, in addition to the phase separation phenomena (at the microscopic level). Volumetric expansion due to bubble growth leads to the formation of a unique hollow structure which is distinctly different from the globular mass obtained at lower heating rates.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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