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高分子科学系列讲座第349讲,程胜峰 副教授,胶体和高分子溶液的干燥问题

文章来源:    发布时间:2023-10-17
报告题目:胶体和高分子溶液的干燥问题 (NO.PSLAB349-PS2023-17)
报 告 人:程胜峰 副教授
单  位:美国弗吉尼亚理工大学
报告时间:2023年10月20日(星期五)上午10:00
报告地点:网络与计算中心三楼会议室(302室)
报告内容摘要:

干燥过程经常用来制备各种材料,同时也是一种典型的非平衡物理过程,涉及溶剂蒸发、流体动力学、扩散、各种泳动过程(比如热泳和散泳)、毛细现象、相变。近期研究表明当一个多分散(polydisperse)胶体溶液被快速干燥后, 粒子的分布呈现分层化(stratification)。依照传统的直觉,大的胶体粒子扩散得慢,应更容易被正在蒸发而退行的汽液界面捕获,从而其分布应该更靠近于蒸发锋,这种分布叫做“大粒子在上”(large-on-top)。然后近期对胶体薄膜溶液干燥行为的研究揭示了完全违反直觉的“小粒子在上”(small-on-top)分布。在这个报告里我们将分享近期关于多分散胶体溶液干燥过程的大尺度分子动力学模拟结果。我们的结果显示只要干燥过程足够快,“小粒子在上”分布就会出现,背后的分子机制则可以用散泳(diffusiophoresis)解释。我们设计了一个全新的模拟系统获得了散泳在分子尺度的直接证据。同时我们也发现蒸发过程中多分散胶体粒子分层化的结果可以通过热泳(thermophoresis)或者剂泳(solvophoresis)机制加以调控。进一步的研究表明类似的蒸发致分层化(evaporation induced stratification)现象在高分子溶液以及胶体—高分子混合溶液中也会发生。诸多研究表明蒸发致分层化有潜力成为一项快速制备多层薄膜或者纳米复合材料的有用技。