본 논문에서는 간단한 점도 측정을 통하여 현탁액의 미세구조와 분산 상태를 평가하였다. 특히, 프랙탈 구조로 응집체의 미세구조와 분산 안정성을 예측하고, 전단속도(S)에 의해 형성되는 응집체 회전 반경(R)의 크기 변화로 부터 입자간 상호작용의 세기를 수량화하는 방법에 대해 제시하였다. 먼저 프랙탈 차원(df)은 ...
본 논문에서는 간단한 점도 측정을 통하여 현탁액의 미세구조와 분산 상태를 평가하였다. 특히, 프랙탈 구조로 응집체의 미세구조와 분산 안정성을 예측하고, 전단속도(S)에 의해 형성되는 응집체 회전 반경(R)의 크기 변화로 부터 입자간 상호작용의 세기를 수량화하는 방법에 대해 제시하였다. 먼저 프랙탈 차원(df)은 항복응력과 입자의 부피분율에 대한 관계식으로부터 구하였다. 이 때 df는 1-3 사이의 값으로 응집체 내 입자의 밀도와 분산안정성이 높을수록 3에 가까운 값을 보인다. 입자간 상호작용의 세기는 변형된 Krieger-Dougherty 식으로부터 S와 R의 관계(R-K∝S)를 구하여 지수 K로 수량화할 수 있다. 일반적으로 K는 2-4.34 범위 내의 값을 보이며, K값이 2에 가까울수록 입자들은 서로 쉽게 응집하지 않으며 좋은 분산 상태를 갖는다. 실험을 위하여 0.2 μm 직경의 구형 티타니아 입자를 뉴톤 유체인 에틸렌글리콜에 혼합하여 현탁액 샘플을 제조하였다. 티타니아 현탁액의 df값은 1.69-1.88로 확산 제한형 응집 과정(DLCA)을 통해 빠르게 응집하는 것을 확인하였으며, 지수 K는 3.29로 입자간 인력이 센 영역에 속하는 것을 알 수 있었다. 이에 더하여, 티타니아 현탁액에 고분자 계면활성제인 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP)을 티타니아 입자 무게의 0.5-3wt%로 첨가하여 K값으로부터 입자간 인력 세기의 변화를 알아보고, 현탁액의 미세구조와 분산 상태를 예측하였다.
본 논문에서는 간단한 점도 측정을 통하여 현탁액의 미세구조와 분산 상태를 평가하였다. 특히, 프랙탈 구조로 응집체의 미세구조와 분산 안정성을 예측하고, 전단속도(S)에 의해 형성되는 응집체 회전 반경(R)의 크기 변화로 부터 입자간 상호작용의 세기를 수량화하는 방법에 대해 제시하였다. 먼저 프랙탈 차원(df)은 항복응력과 입자의 부피분율에 대한 관계식으로부터 구하였다. 이 때 df는 1-3 사이의 값으로 응집체 내 입자의 밀도와 분산안정성이 높을수록 3에 가까운 값을 보인다. 입자간 상호작용의 세기는 변형된 Krieger-Dougherty 식으로부터 S와 R의 관계(R-K∝S)를 구하여 지수 K로 수량화할 수 있다. 일반적으로 K는 2-4.34 범위 내의 값을 보이며, K값이 2에 가까울수록 입자들은 서로 쉽게 응집하지 않으며 좋은 분산 상태를 갖는다. 실험을 위하여 0.2 μm 직경의 구형 티타니아 입자를 뉴톤 유체인 에틸렌글리콜에 혼합하여 현탁액 샘플을 제조하였다. 티타니아 현탁액의 df값은 1.69-1.88로 확산 제한형 응집 과정(DLCA)을 통해 빠르게 응집하는 것을 확인하였으며, 지수 K는 3.29로 입자간 인력이 센 영역에 속하는 것을 알 수 있었다. 이에 더하여, 티타니아 현탁액에 고분자 계면활성제인 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP)을 티타니아 입자 무게의 0.5-3wt%로 첨가하여 K값으로부터 입자간 인력 세기의 변화를 알아보고, 현탁액의 미세구조와 분산 상태를 예측하였다.
Viscosity is measured to evaluate the structure and the dispersion state of particulate suspensions. Especially, we suggest the method to predict fractal dimension(df) for the microstructure and the dispersion stability and the changing rate of the radius of aggregates(R) by increasing shear rates(S...
Viscosity is measured to evaluate the structure and the dispersion state of particulate suspensions. Especially, we suggest the method to predict fractal dimension(df) for the microstructure and the dispersion stability and the changing rate of the radius of aggregates(R) by increasing shear rates(S) for quantifying the magnitude of particle-particle interactions. Fractal dimension is estimated from the relation of yiled stress and particle volume fraction and the value is df=1-3. Higher value of df means higher density of particles in aggregates and dispersion stability. The magnitude of particle-particle interactions is determined from R-K∝S predicted by modified Krieger-Dougherty equation. The value of K is 2-4.34 for most suspensions and K becomes close to 4.34 when the attractive forces are stronger and the aggregates are more elastic. Inversely, if the attractive forces are highly small or nonexistent, the aggregates break up promptly by applied shear forces without any elasticity and the exponent K becomes close to 2. In this paper, titanium dioxide(TiO2) particles with the radius of 0.2μm is dispersed in ethylene glycol(EG) which is a Newtonian fluid. The TiO2 suspensions have the value of df=1.69-1.88 and K=3.29, meaning that their particles are easily aggregates following DLCA model and attractive force is highly strong. Furthermore, polyvinylpyrrolidone(PVP) is added with the amount of 0.5-3wt% of TiO2 particles to control particle-particle interaction and we finally evaluate the dispersion state of the suspensions.
Viscosity is measured to evaluate the structure and the dispersion state of particulate suspensions. Especially, we suggest the method to predict fractal dimension(df) for the microstructure and the dispersion stability and the changing rate of the radius of aggregates(R) by increasing shear rates(S) for quantifying the magnitude of particle-particle interactions. Fractal dimension is estimated from the relation of yiled stress and particle volume fraction and the value is df=1-3. Higher value of df means higher density of particles in aggregates and dispersion stability. The magnitude of particle-particle interactions is determined from R-K∝S predicted by modified Krieger-Dougherty equation. The value of K is 2-4.34 for most suspensions and K becomes close to 4.34 when the attractive forces are stronger and the aggregates are more elastic. Inversely, if the attractive forces are highly small or nonexistent, the aggregates break up promptly by applied shear forces without any elasticity and the exponent K becomes close to 2. In this paper, titanium dioxide(TiO2) particles with the radius of 0.2μm is dispersed in ethylene glycol(EG) which is a Newtonian fluid. The TiO2 suspensions have the value of df=1.69-1.88 and K=3.29, meaning that their particles are easily aggregates following DLCA model and attractive force is highly strong. Furthermore, polyvinylpyrrolidone(PVP) is added with the amount of 0.5-3wt% of TiO2 particles to control particle-particle interaction and we finally evaluate the dispersion state of the suspensions.
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