Rheometric tools and protocols for materials with multi-scale response and fading mechanical memory

Abstract

We discuss the development of rheometric tools and protocols that aim to address specific challenges in Rheology of Soft Matter. Specifically, we: a) perform LVE measurements by conventional rotational rheometers and our home made HF piezo-rheometer, to probe local interactions in a supercooled and glassy colloidal suspension; b) study the rheology of an amphiphilic pentablock hydrogel which was designed and synthesized to serve as drug carrier for anticancer treatment, targeting pancreatic malignant cells; c) show that memories of nonlinear deformations reduce the modulus of resilience, i.e., the ability of the hydrogel to store energy elastically; d) combine HF oscillatory rheometry and frequency-modulated strain waveforms to perform Dynamic Frequency Sweeps with a total duration of a few seconds; f) utilize the acquired experience with piezoelectric sensors (PZR) to develop a measurement technique for normal stresses in shear start-up experiments. Merits and limitations of each protocol are discussed as well as the information gained from the data analysis and comparison with literature.

Συζητάμε την ανάπτυξη ρεομετρικών εργαλείων και πρωτοκόλλων που στοχεύουν στην αντιμετώπιση συγκεκριμένων προκλήσεων στη Ρεολογία της χαλαρής ύλης. Συγκεκριμένα: α) πραγματοποιούμε μετρήσεις ιξωδοελαστικότητας στη γραμμική περιοχή με συμβατικά περιστροφικά ρεόμετρα και το πιεζο-ρεόμετρο υψηλών συχνοτήτων (HF), για να διερευνήσουμε τις τοπικές αλληλεπιδράσεις σε υπερψυγμένα και σε ένα υαλώδει κολλοειδεί εναιώρηματα β) μελετάμε τη ρεολογία μιας υδρογέλης με αμφίφιλες συστάδες, η οποία σχεδιάστηκε και συντέθηκε για να χρησιμεύσει ως φορέας φαρμάκου για αντικαρκινική θεραπεία, στοχεύοντας τα κακοήθη κύτταρα του παγκρέατος. γ) δείχνουμε ότι οι μνήμες των μη γραμμικών παραμορφώσεων μειώνουν το μέτρο ελαστικότητας, δηλ. την ικανότητα της υδρογέλης να αποθηκεύει ενέργεια ελαστικά. δ) Συνδυάζουμε την ρεομετρία υψηλής συχνότητας HF με κυματομορφές διατμητικής παραμόρφωσης διαμορφωμένες κατά συχνότητα και πλάτος (Chirp) για σαρώσεις συχνότητας συνολικής διάρκειας μερικών δευτερολέπτων στ) αναπτύσουμε τεχνική μέτρησης για κάθετες τάσεις σε πειράματα έναρξης διατμητικής παραμόρφωσης. Τα πλεονεκτήματα και οι περιορισμοί κάθε πρωτοκόλλου αναλύονται και τα αποτελέσματα συσχετίζονται με τη υπάρχουσα βιβλιογραφία.