Raport poprawiony przez rzecznika

Sposób przyspieszania separacji faz w układach niejednorodnych,
zwłaszcza w układach polimer/ciekły kryształ i polimer/polimer
Przedmiotem wynalazku jest sposób przyspieszania separacji faz w
układach niejednorodnych, zwłaszcza w układach polimer/ciekły kryształ,
polimer/polimer oraz innych mieszanin o długim czasie separacji, takich jak
mieszanin róŜnego rodzaju rud i substancji chemicznych z surfaktantami lub
mieszanin surfaktantów, z wykorzystaniem zmiennego pola elektrycznego.
Niejednorodne
układy
polimer/ciekły
kryształ
ze
względu
na
zastosowania techniczne cieszą się niesłabnącym zainteresowaniem. Polimery
są
dodawane
mechaniczną
do
i
ciekłych
uwydatnić
kryształów,
ich
aby
poprawić
elektrooptyczne
ich
wytrzymałość
właściwości.
Mieszaniny
polimerów z ciekłymi kryształami moŜemy podzielić na dwa rodzaje w
zaleŜności od stosunku stęŜeń. Jeśli stęŜenie polimeru jest większe niŜ 20%
wagowych to mamy układ, w którym ciekłokrystaliczne domeny są rozproszone
w matrycy polimerowej (fig. 1a). Układ o takich właściwościach nazywamy
PDLC (z ang. polymer dispersed liquid crystals). JeŜeli natomiast stęŜenie
polimeru jest mniejsze niŜ 10%_wagowych to otrzymujemy układ, w którym
rolą polimeru jest stabilizacja ciekłego kryształu (fig. 1b). Układ taki nazywamy
PSLC (z ang. polymer – stabilized liquid crystals).
Procesy separacji faz w układach polimer/ciekły kryształ zaczęto badać
stosunkowo niedawno. Pierwszy teoretyczny diagram fazowy dla takiego
układu
został przedstawiony
w
pracy
„Effect
of
ordering
on
spinodal
decomposition of liquid-crystal/polymer mixtures” (Phys. Rev. E 60, R29
(1999)). Pierwsze informacje na temat wpływu zewnętrznego stałego pola
elektrycznego na kinetykę separacji faz zostały natomiast przedstawione w
pracy Effect of electric field on phase separation of polymer dispersed liquid
2
crystal (Europen Polymer Journal 39, 1635, 2003). Autorzy pracy pokazali, Ŝe
moŜliwe jest około dwukrotne przyspieszenie procesu separacji faz przy uŜyciu
stałego pola elektrycznego rzędu 2V/µm.
Dotychczas nie są znane Ŝadne badania na temat wpływu zmiennego
pola elektrycznego na separację faz w układach PDLC i właśnie to zagadnienie
było przedmiotem badań zgłaszającego.
Sposób przyspieszania separacji faz w
zwłaszcza
w
układach
polimer/ciekły
układach niejednorodnych,
kryształ
lub
polimer/polimer,
z
zastosowaniem pola elektrycznego, według wynalazku polega na tym, Ŝe
podczas
procesu
separacji
do
niejednorodnej,
rozdzielanej
mieszaniny
przykłada się zewnętrzne, zmienne pole elektryczne.
Sposób przyspieszania separacji faz według wynalazku, korzystnie
stosuje się do mieszanin binarnych i wielokrotnych, to znaczy, do mieszanin, w
których występują co najmniej dwie separowane fazy.
W sposobie według wynalazku, korzystnie prowadzi się w ten sposób, Ŝe
niejednorodną mieszaninę przeznaczoną do separacji poddaje się działaniu
zmiennego pola elektrycznego o natęŜeniu od 0,01 do 5 V/µm i częstotliwości
od 1 do 1000 Hz.
W sposobie według wynalazku, korzystnie mieszaninę przeznaczoną do
separacji poddaje się działaniu zmiennego pola elektrycznego o natęŜeniu od
0,01 do 5 V/µm i częstotliwości 2 do 50 Hz.
W
sposobie
według
wynalazku,
korzystnie,
proces
przyspieszenia
separacji faz, prowadzi się w obecności ładunków elektrycznych (jonów) o
niezerowej mobilności elektroforetycznej, które gromadząc się na granicy faz
przesuwają
tę
granicę
pod
wpływem
zmiennego
pola
elektrycznego
i
przyspieszają proces separacji faz.
W sposobie według wynalazku, korzystnie, niejednorodną mieszaninę
przeznaczoną do separacji poddaje się działaniu zmiennego pola elektrycznego
o częstotliwości nie mniejszej niŜ 0.1 razy ωmin, gdzie ωmin jest równe natęŜeniu
pola elektrycznego pomnoŜonego przez mobilność elektroforetyczną ładunku.
Definicja mobilności elektroforetycznej wyraŜa się wzorem µ = q /(6πηR ) ,
gdzie q jest równe ładunkowi, η jest lepkością ośrodka odczuwaną przez
3
poruszający się ładunek, a R jest efektywnym promieniem ładunku – przy
przybliŜeniu zakładającym kulisty kształt jonu) w mieszaninie oraz podzieloną
przez odległość między elektrodami, do których przykładane jest zmienne pole
elektryczne.
W sposobie według wynalazku, korzystnie, częstotliwość zmiennego pola
elektrycznego jest nie większa niŜ 10 razy ωmax, gdzie ωmax jest równe
natęŜeniu pola elektrycznego pomnoŜonego przez mobilność elektroforetyczną
tego ładunku w mieszaninie oraz podzieloną przez długość Debye’a w tej
mieszaninie.
Jony - ładunki elektryczne o niezerowej mobilności elektroforetycznej, na
przykład w ciekłych kryształach mogą być pozostałością po etapie syntezy,
mogą
być
teŜ
generowane
pod
wpływem
promieniowania
UV,
pola
elektrycznego czy efektów mechanicznych np. pocierania. Jony mogą teŜ
pochodzić w warstw polimerów, którymi pokrywa się wewnętrzne powierzchnie
wyświetlaczy, lub mogą być dostarczone do układu pod postacią soli
rozpuszczalnej w tym układzie.
W sposobie według wynalazku korzystne jest prowadzenie separacji faz
w obecności jonów w jednej lub kilku fazach poddających się separacji. W
sposobie według wynalazku korzystne jest przyłoŜenie do separującej się
mieszaniny oscylującego pola elektrycznego o częstości w przybliŜeniu równej,
lub mniejszej, od odwrotności czasu, jaki jest potrzebny na to by jony obecne
w
jednej,
wielu
elektroforetycznym
lub
kaŜdej
z
separujących
charakterystyczną
się
odległość
faz
pokonały
warunkującą
ruchem
separację
przynajmniej części ładunku elektrostatycznego obecnego w separującej się
mieszaninie i spowodowały powstanie choćby chwilowego i choćby częściowego
ładunku
elektrostatycznego
na
granicy
separujących
się
faz.
Odległość
charakterystyczna wymieniona powyŜej moŜe być powiązana z tak zwaną
długością
ekranowania,
lub
długością
Debye’a.
Ruch
elektroforetyczny,
wymieniony powyŜej odbywa się z prędkością właściwą dla ośrodka, w którym
prowadzony jest proces, oraz właściwą dla amplitudy przyłoŜonego pola
elektrycznego. Amplituda przyłoŜonego pola elektrycznego zaleŜy od róŜnicy
potencjałów elektrycznych przyłoŜonych do elektrod i odległości między
elektrodami.
4
PoniŜsze wzory przedstawiają zaleŜności omówione powyŜej:
L ~ t∗E∗µ,
stąd obliczamy częstość ν ~ 1 / t .
W powyŜszym wzorze L jest charakterystyczną dla procesu odległością;
µ jest mobilnością elektroforetyczną; ν jest charakterystyczną częstością; t
jest
charakterystycznym
czasem
a
E
amplitudą
(natęŜeniem)
pola
elektrycznego.
Istotne jest, Ŝe powyŜsze wzory dotyczą jednej, lub wielu, lub wszystkich
z faz separujących się w układzie i jednego, lub wielu rodzajów jonów
obecnych
w
układzie.
Istotne
jest,
aby
częstość
przyłoŜonego
pola
elektrycznego była w przybliŜeniu równa, lub mniejsza niŜ największa wartość
wyliczona
ze
wzoru
powyŜej
dla
kombinacji
parametrów
(mobilności
elektroforetyczne dla poszczególnych, separujących się faz oraz odpowiednich,
obecnych w danej fazie jonów) daje największą wartość charakterystycznej
częstości. Równocześnie waŜne jest by częstość wyliczona z tego wzoru była
większa
niŜ
charakterystyczna
częstość
wynikająca
z
drugiej
charakterystycznej długości, jaką jest odległość między elektrodami. Przy
bardzo małej częstości następuje przepływ prąd elektrycznego przez próbkę, co
niekorzystnie wpływa na przyspieszanie procesu separacji faz. Jeśli elektrody
są izolowane to zbyt mała częstość prowadzi do gromadzenie się ładunków
przy elektrodach, co takŜe niekorzystnie wpływa na przyspieszanie procesu,
gdyŜ mniejsza amplitudę (natęŜenie) pola elektrycznego w próbce.
Jednym ze sposobów badania i wizualizacji ruchu jonów jest badanie
swobodnie
zawieszonych
smektycznych
błon.
Ciekłe
kryształy
w
fazie
smektycznej mogą tworzyć dwu-wymiarowe struktury przypominające bańki
mydlane. MoŜna je „rozpinać” na ramkach, których rozmiary przekraczają kilka
rzędów wielkości grubość takiego filmu. Na powierzchni błony mogą się tworzyć
tzw. wyspy, czyli okrągłe obszary o grubości znacznie większej niŜ otaczający
ją film. Obiekty te są istotnymi obiektami badań, gdyŜ ze względu na róŜnicę w
grubości i warstwową strukturę błon smektycznych na granicy wyspy tworzy
się dyslokacja. Obserwując kształt i zachowanie takiej wyspy jesteśmy w stanie
wyciągać wnioski na temat ruchu jonów w błonie smektycznej pod wpływem
przykładanego pola elektrycznego.
5
W niniejszym wynalazku jony nie są w stanie przekroczyć granicy między
wyspą a resztą filmu smektycznego gdyŜ występuje tu, podobnie jak w
przypadku
układu
przewodności
polimer-ciekły
między
tymi
kryształ
dwoma
czy
częściami
polimer-polimer,
układu.
skok
w
Równocześnie
z
uzyskanych wyników jednoznacznie wynika, Ŝe efekty, które obserwujemy nie
są skutkiem dielektroforezy (efekty zachodzą tylko dla częstotliwości mniejszej
niŜ częstotliwość krytyczna). Ponadto efekty dielektroforetyczne powinny być
tym silniejsze im wyŜsza jest częstotliwość, co w rozwiązaniu według
wynalazku nie ma miejsca), oraz nie są one skutkiem polaryzacji ciekłego
kryształu (obserwowane zjawiska występują zarówno dla ferroelektrycznych
jak i nieferroelektrycznych ciekłych kryształów oraz zachodzą wyłącznie w
niskich częstotliwościach). Z pomiaru częstotliwości krytycznych wynika, Ŝe
separacja jonów dodatnich i ujemnych na granicy wyspy ciekłokrystalicznej
zachodzi na długości Debye’a.
Aparatura oraz uŜywane odczynniki
Mieszanina Polimer/ciekły kryształ
Do przygotowywania próbek uŜywano ciekłego kryształu 5CB (4 – n – pentylo
– 4’ – cyjanobifenyl), zakupionego w Fluka Chemical Co. Masa cząsteczkowa
5CB wynosi M = 249,35 g / mol, a współczynnik załamania światła w fazie
izotropowej wynosi n5CB = 1,5878. W czystym 5CB występują dwie przemiany
fazowe. W temperaturze 240C następuje przemiana z ciała stałego w fazę
nematyczną, a w temperaturze 350C zachodzi przemiana z fazy nematycznej w
fazę izotropową. Polimerem, jaki zastosowaliśmy, był polistyren (PS) zakupiony
w Fluka Chemical Co. Masa cząsteczkowa polimeru wynosi M = 74500 g / mol,
stopień polimeryzacji DP = 715, współczynnik polidyspersji PDI = 1,03.
Współczynnik
załamania
światła
polistyrenu
jest
bardzo
zbliŜony
do
współczynnika załamania światła dla 5CB i wynosi nPS = 1,589. Wzory
strukturalne 5CB i monomeru PS przedstawiono na fig. 2.
6
Mieszanina Polimer/polimer
Pierwszym
polimerem,
jaki
zastosowaliśmy,
był
polistyren
(PS)
zakupiony w Fluka Chemical Co. Masa cząsteczkowa polimeru PS wynosi M =
10700 g / mol, stopień polimeryzacji DP = 102, współczynnik polidyspersji PDI
= 1,03. Drugim polimerem był polimetylofenylosiloksan (PMPS) zakupiony w
Aldrich Chemical Co. Masa cząsteczkowa polimeru PMPS wynosi M = 2274 g /
mol, a współczynnik polidyspersji PDI = 1,35. Wzory strukturalne monomerów
PS i PMPS przedstawia fig. 2.
Aparatura
Jedną z zastosowanych metod badawczych było statyczne rozpraszanie
światła (SLS). Metoda ta jest szeroko stosowana do opisywanie kinetyki oraz
dynamiki separacji faz w mieszaninach dwuskładnikowych. Do badań uŜywano
lasera He – Ne o mocy 5mV, który generuje wiązkę światła o długości fali
632,8 nm. W badaniach pomija się czasowe zmiany światła rozproszonego,
mierzy się natomiast średnie natęŜenie światła w zaleŜności od wektora
rozpraszania q =
4π
λ
sin
θ
2
. W przypadku uŜywanej przez nas aparatury kąt θ był
zawarty pomiędzy 0,50 – 420, co odpowiada zakresowi wektora falowego q od
0,2 do 11 µm-1. Średnica domen, jakie moŜemy obserwować za pomocą SLS
dana jest następującym wzorem
L=
2π
więc za pomocą SLS moŜemy
q
obserwować domeny o średnicy pomiędzy 0,5 a 30µm. Jednak w praktyce kilka
pierwszych fotodiod jest za blisko wiązki padającej aby dać wiarygodne wyniki,
dlatego w rzeczywistości moŜemy obserwować domeny o średnicy pomiędzy
0,5 a 6 µm.
Kolejną zastosowane metodą badawczą był mikroskop optyczny (OM).
UŜywaliśmy mikroskopu optycznego Nikon Eclipse E 400, sterowanego przez
komputer
programem
LUCIA
G.
Pomiary
prowadzone
były w
zakresie
temperatur 200C - 600C. Na fig. 3 przedstawiono schematycznie aparaturę do
statycznego rozpraszania światła oraz mikroskop optyczny.
7
Przygotowanie roztworów i próbek
Mieszanina ciekłego kryształu 5CB oraz polistyrenu była rozpuszczana w
toluenie. Otrzymany roztwór mieszany był na mieszadle magnetycznym przez
48h w temperaturze 600C. Następnie kroplę mieszaniny nanoszono za pomocą
pipety na szkiełko pokryte przewodzącą warstwą ITO (z ang. indium tin oxide)
i całość umieszczano w suszarce w temperaturze 600C. Po upływie 48h, kiedy
toluen odparował z mieszaniny, wyjmowano szkiełko z roztworem z suszarki.
Szkiełko to przykrywano drugim szkiełkiem jak pokazano na schemacie fig. 7.
Aby
uniknąć
zwarcia,
warstwa
ITO
na
końcach
płytek
była
usuwana
mechanicznie. Jako dystansu uŜywano walcowanego miedzianego drutu o h =
10µm, który był przyklejany do szkiełek za pomocą przewodzącego kleju.
Wykonane pomiary
Diagram fazowy 5CB/PS
Do zbadania mechanizmów separacji i morfologii powstawania faz
konieczna jest znajomość diagramu fazowego badanego układu. Pomiary
rozpoczęto od wyznaczenia diagramu fazowego dla mieszaniny polistyrenu i
5CB bez uŜycia zewnętrznego pola elektrycznego (nie stwierdzono wpływu pola
elektrycznego na diagram fazowy). Diagram przedstawiony na fig. 8 został
otrzymany na podstawie obserwacji przemian fazowych pod mikroskopem
optycznym.
Przed
właściwym
pomiarem,
próbki
przez
ok.
24
h
były
0
homogenizowane w temperaturze powyŜej 50 C, poniewaŜ w tej temperaturze
mieszanina znajdowała się w stanie stabilnym i układ był jednofazowy (obszar
I). W następnym etapie próbki podczas chłodzenia próbek z szybkością
20C/min obserwowano zachodzące przemiany fazowe.
Roztwory o duŜej zawartości polimeru były bardzo lepkie, dlatego
separacja faz (w szczególności, aby określić obszar I + I) dla takich próbek
trwała
nawet
24
h.
Aby
wyznaczyć
diagram
fazowy
obejrzano
pod
mikroskopem optycznym następujące składy procentowe mieszaniny 5CB/PS:
58/42, 63/37, 72/28, 84/16, 95/5 oraz czysty ciekły kryształ 5CB. Otrzymany
diagram fazowy posiada górną temperaturę krytyczną i jest asymetryczny.
Jeden z regionów znajduje się w obszarze stabilnym, jest homogeniczny i
8
zawiera tylko fazę izotropową (I). Pozostałe trzy regiony znajdują się w
obszarze
niestabilnym
i
zawierają
dwie
fazy
pozostające
ze
sobą
w
równowadze: faza izotropowa polimeru – faza izotropowa 5CB (I+I), faza
izotropowa polimeru – faza nematyczna 5CB (N+I), faza izotropowa polimeru –
ciekły kryształ w stanie stałym (K+I).
Diagram fazowy PMPS/PS.
Diagram fazowy dla mieszaniny PMPS/PS został zaczerpnięty z pracy I.
Demyanchuk, S.A Wieczorka i R. Hołysta "Percolation-to-droplets transition
during spinodal decomposition in polymer blends, morphology analysis"
J.Chem.Phys.,
121,
1141.
(2004)
Przed
właściwym
pomiarem
próbki
homogenizowano w temperaturze 1350C, poniewaŜ w tej temperaturze
mieszanina znajduje się w stanie stabilnym i układ jest jednofazowy, jak
pokazano na fig. 9.
PoniŜej przedstawiono przykłady wykonania wynalazku.
Przykłady I-V.
Do wykonania przykładów wykorzystano specjalnie zbudowany zestaw
do badania swobodnie zawieszonych filmów smektycznych. Składa się on ze
specjalnego stolika z otworem o średnicy 5mm, na którym moŜna „rozpinać”
smektyczne filmy. Pod otworem znajduje się stalowa igła, której połoŜenie
moŜna regulować przy pomocy śrub mikrometrycznych. Schemat ideowy
przedstawiono na fig. 3. Pomiędzy stolik i igłę przykładano zmienne pole
elektryczne
o
przebiegu
prostokątnym,
natomiast
zachowanie
wysp
ciekłokrystalicznych obserwowano przy pomocy stereoskopu i szybkiej kamery
CCD umoŜliwiającej nagrywanie filmów z prędkością do 110 000 klatek na
sekundę. Do badań wykorzystano ciekły kryształ 4cyjano-4’n-octyl-dwufenylu
(8CB), który posiada fazę smektyczną w temperaturze pokojowej.
Pod wpływem pola elektrycznego o wysokiej częstotliwości wyspy
ciekłokrystaliczne ustawiały się w centrum błony smektycznej, czyli dokładnie
nad
igłą.
Dla
częstotliwości
100
Hz
wszystkie
wyspy,
niezaleŜnie
od
przykładanego napięcia są stabilne i nie widać Ŝadnych zmian w ich kształcie.
9
Przy zmianie częstotliwości na niŜsze wyznaczano częstotliwość, przy której
obserwujemy
zmniejszaniem
zniekształceń)
niestabilność
(drgania)
częstotliwości
wzrasta.
granicy
stopień
Deformacje
mają
wyspy.
deformacji
postać
Wraz
wyspy
„ramion”
z
dalszym
(amplituda
symetrycznie
rozłoŜonych na obwodzie wyspy. W zaleŜności od przykładanego napięcia,
częstotliwości oraz rozmiaru wyspy moŜna uzyskać trzy, cztery, pięć, sześć
oraz siedem „ramion”. W kaŜdym przypadku obserwano dwa rodzaje „ramion”,
w zaleŜności od przyłoŜonej polaryzacji pola elektrycznego. Przykładowe
zmiany kształtu i połoŜenia ramion pokazuje fig. 4.
Na
jony
zawarte
w
ciekłym
krysztale
działano
radialnym
polem
elektrycznym. Po przyłoŜeniu ujemnej polaryzacji na igłę, na jony dodatnie
działa siła ściągająca je nad igłę (do centrum ciekłokrystalicznej wyspy).
Równocześnie na jony ujemne działa siła „wypychająca” je z obszaru o
największym natęŜeniu pola elektrycznego, czyli znad igły, w kierunku ramki.
Jony poruszają się w smektycznej błonie pod wpływem tej siły chwili, gdy
natrafią na granicę wyspy. Na granicy wyspy znajduje się dyslokacja, której nie
są w stanie przebyć, zatem jony gromadzą się na niej i ze względu na to, Ŝe
same posiadają ładunek elektryczny, makroskopowo ją ładują. PoniewaŜ działa
na nie cały czas siła będąca skutkiem działania pola elektrycznego, tak
naładowana granica wyspy zaczyna się odkształcać, tworząc „ramiona”.
Struktura takiej wyspy podczas działania pola elektrycznego pokazana jest na
fig. 5.
Analogiczny
rozkład jonów jest dla pozostałych
ilości ramion,
przykładowy rozkład jonów dla wyspy o trzech ramionach demonstruje fig. 6.
Amplituda odkształceń wyspy zaleŜy od dwóch czynników: częstotliwości
pola elektrycznego przykładanego między igłę i ramkę oraz mobilności
elektroforetycznej jonów. Im mniejsza częstotliwość pola elektrycznego tym
dłuŜszy czas, przez jaki na jony działa siła a zatem większa odległość, na jaką
wyspa się moŜe zdeformować. Mobilność elektroforetyczna z kolei opisuje
stosunek ładunku jonu do jego rozmiarów. Największą mobilność będą miały
jony małe oraz posiadające duŜy ładunek, w przeciwieństwie do jonów duŜych i
o małym ładunku a zatem o małej mobilności. Dla jednej częstotliwości
moŜemy zaobserwować dwa rodzaje „ramion”: dłuŜsze oraz krótsze. RóŜnica w
długości wynika z faktu, Ŝe za jeden rodzaj „ramion” odpowiadają jony o
10
większej mobilności, natomiast za krótsze „ramiona” odpowiadają jony o
mniejszej mobilności elektroforetycznej.
PowyŜsze obserwacje stanowią punkt wyjścia do zrozumienia istoty
przyspieszania separacji faz za pomocą zmiennego pola elektrycznego.
W opisanych wyŜej warunkach prowadzono procesy separacji faz na
opisanej wyŜej aparaturze, przykładając zmienne pole elektryczne o natęŜeniu:
od 0,01 do 5 V/µm i częstotliwości 2 Hz, dokonując pomiarów przebiegu
separacji za pomocą mikroskopu optycznego oraz statycznego rozpraszania
światła, jak opisano powyŜej. Podobne wyniki uzyskano dla innych niskich
częstotliwości
około
kilku
Hertzów.
Nie
zaobserwowano
przyspieszania
separacji faz dla wysokich częstotliwości rzędu 1000 Hz lub wyŜszych. Przy
stałym polu następowało przebicie i w układzie płynął prąd elektryczny. Stałe
pole elektryczne nie przyspiesza separacji faz, nawet przy izolowanych
elektrodach.
Otrzymane wyniki
Pomiary szybkości procesu separacji faz dla mieszaniny polimer/ciekły
kryształ (5CB/PS) były prowadzone w temperaturze 35,50C. Uzyskane wyniki
przedstawiono na fig. 10 (pomiar za pomocą mikroskopu optycznego) oraz na
fig. 11 (pomiar za pomocą statycznego rozpraszania światła). Natomiast
pomiary szybkości procesu separacji faz dla mieszaniny polimer/polimer
(PMPS/PS)
były
prowadzone
w
temperaturze
1050C.
Uzyskane
wyniki
przedstawiono na fig. 12 (pomiar za pomocą statycznego rozpraszania
światła) oraz na fig. 13 (pomiar za pomocą mikroskopu optycznego).
Na fig. 12 i fig. 13 wektor falowy q występujący na osi y jest odwrotnie
proporcjonalny do wielkości domeny i jest opisany zaleŜnością L (średnica
domeny) =
.
Na fig. 14 i fig. 15 pokazano zdjęcia uzyskane przy uŜyciu mikroskopu
optycznego. Fig. 14 przedstawia sekwencję zdjęć wykonanych dla mieszaniny
5CB/PS w temperaturze 35,50C. Wszystkie zdjęcia zostały wykonane po
upływie 500 sekund od momentu rozpoczęcia procesu separacji. Jak widać, im
11
większe pole elektryczne tym proces separacji faz przebiega szybciej. Fig. 15
przedstawia
sekwencję
zdjęć
wykonanych
dla
mieszaniny
PS/PMPS
w
temperaturze 1050C. Wszystkie zdjęcia zostały wykonane po upływie 500
sekund od momentu rozpoczęcia procesu separacji. Analogicznie jak w
przypadku mieszaniny 5CB/PS, im większe pole elektryczne tym proces
separacji faz przebiega szybciej.
ZastrzeŜenia patentowe
1.
Sposób
przyspieszania
separacji
faz
w
układach
niejednorodnych,
zwłaszcza w układach polimer/ciekły kryształ lub polimer/polimer, z
zastosowaniem pola elektrycznego, znamienny tym, Ŝe podczas procesu
separacji
do
niejednorodnej,
rozdzielanej
mieszaniny
przykłada
się
zewnętrzne, zmienne pole elektryczne.
2.
Sposób według zastrz.1, znamienny tym, Ŝe niejednorodną mieszaninę
przeznaczoną
do
separacji
poddaje
się
działaniu
zmiennego
pola
elektrycznego o natęŜeniu od 0,01 do 5 V/µm i częstotliwości od 1 do 1000
Hz.
3.
Sposób według zastrz.1, znamienny tym, Ŝe mieszaninę przeznaczoną do
separacji poddaje się działaniu zmiennego pola elektrycznego o natęŜeniu
od 0,01 do 5 V/µm i częstotliwości 2 do 50 Hz.
4.
Sposób według zastrz.1, znamienny tym, Ŝe proces przyspieszenia
separacji faz, prowadzi się w obecności ładunków elektrycznych - jonów o
niezerowej mobilności elektroforetycznej, które gromadząc się na granicy
faz przesuwają tę granicę pod wpływem zmiennego pola elektrycznego i
przyspieszają proces separacji faz.
5.
Sposób według zastrz.1, znamienny tym, Ŝe niejednorodną mieszaninę
przeznaczoną
do
separacji
poddaje
się
działaniu
zmiennego
pola
elektrycznego o częstotliwości nie mniejszej niŜ 0.1 razy ωmin, gdzie ωmin
2
jest równe natęŜeniu pola elektrycznego pomnoŜonego przez mobilność
elektroforetyczną ładunku w mieszaninie oraz podzieloną przez odległość
między elektrodami do których przykładane jest zmienne pole elektryczne.
6.
Sposób według zastrz.1, znamienny tym, Ŝe częstotliwość zmiennego pola
elektrycznego jest nie większa niŜ 10 razy ωmax, gdzie ωmax jest równe
natęŜeniu
pola
elektrycznego
pomnoŜonego
przez
mobilność
elektroforetyczną tego ładunku w mieszaninie oraz podzieloną przez
długość Debye’a w tej mieszaninie.
1
Skrót opisu
Sposób przyspieszania
separacji faz
w
układach
niejednorodnych,
zwłaszcza w układach polimer/ciekły kryształ, według wynalazku polega na
tym, Ŝe niejednorodną mieszaninę przeznaczoną do separacji poddaje się
działaniu zmiennego pola elektrycznego, korzystnie o natęŜeniu od 0,01 do 5
V/µm i częstotliwości od 1 do 1000 Hz.
W sposobie według wynalazku, korzystnie mieszaninę przeznaczoną do
separacji poddaje się działaniu zmiennego pola elektrycznego o natęŜeniu od
0,01 do 5 V/µm i częstotliwości nie większej niŜ 1000 Hz.
(zastrz. 6)