Feldinduzierte Perkolation in Wasser-in-Öl Mikroemulsionen: Kritische Felder und Dynamik der Strukturänderung

Oliver D. Bedford (Autor)

Buch | Softcover

234 Seiten

2003
Logos Berlin (Verlag)
978-3-8325-0396-3 (ISBN)

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Die vorliegende Arbeit behandelt die volumen-, temperatur- und
feldinduzierte Perkolation in Wasser-in-Öl Mikroemulsionen mit dem
nicht-ionischen Tensid Igepal CO520 und dem ionischen AOT.

Temperaturabhängige Leitfähigkeits- und Viskositätsmessungen sind für
beide Tenside kompatibel mit der Modellvorstellung, nach der das
Clustering der Einzeltröpfchen für den Perkolationsübergang
verantwortlich ist.

Bei AOT findet oberhalb des Perkolationspunktes (nachdem sich der
unendliche Cluster gebildet hat) ein Übergang zu einer
bikontinuierlichen Struktur statt, was auch konsistent mit den
Messungen der Lumineszenzlöschung ist. Die Leitfähigkeitskurven
konnten erstmals über den gesamten Messbereich durch eine Modifikation
der AB-Umwandlung modelliert werden. Bei Igepal können die
beiden Umwandlungspunkte nicht getrennt werden.

Untersuchungen des Phasenverhaltens und der volumenbruch-induzierten
Perkolation bei AOT zeigen, dass die Perkolationsschwellen keine
triviale Funktion der Zusammensetzung sind, d.h. anders als bei der
einfachen Perkolationstheorie wird der Perkolationsvolumenbruch durch
Wechselwirkungen bestimmt.

Messungen von Lumineszenzlöschung, Viskosität und Leitfähigkeit im
Bereich der bei kleinen Tröpfchenradien gefundenen anomal hohen
Leitfähigkeit bestätigen die zumindest qualitative Anwendbarkeit der
Perkolationstheorie. Der Umwandlungspunkt ist über ein grosses
Temperaturintervall `verschmiert' (entsprechend einer niedrigen
Kooperativität der Umwandlung) und liegt z.T. unterhalb des
experimentell erreichbaren, wodurch eine Anpassung der Skalengesetze
nicht möglich ist. Als Grund wird angenommen, dass bei den sehr
grossen Tröpfchenkonzentrationen auch ein Großteil der Tröpfchen zu
Clustern aggregiert ist, was gleichbedeutend damit ist, dass die
attraktiven Wechselwirkungen mit steigender Konzentration ebenfalls
steigen.

Das temperatur-inverse Perkolationsverhalten von Igepal und AOT
ist Ausdruck des Verlaufs der natürlichen Krümmung der beiden
Tensid-Membrane, da das Bestreben der Membran eine weniger negative
Krümmung einzunehmen zu einer effektiven Anziehung der Tröpfchen
führt.

Die Theorie für ERF's angewendet auf die Feldeffekt-Messungen an
Igepal-Mikroemulsionen liefert Volumina für effektive Teilchen, die
mit Clustern aus Einzeltröpfchen identifiziert werden. Da die Volumina
der Einzeltröpfchen bekannt sind, können hieraus die Anzahl der
Tröpfchen pro Cluster errechnet werden.

Davon unabhängig können auf Basis eines in dieser Arbeit entwickelten
kinetischen Schemas aus den Feld-aus Relaxationszeiten der
Elektro-Doppelbrechung ebenfalls Volumina erhalten werden.

Die auf beiden Wegen gewonnenen Clusterzahlen stimmen gut
überein; diese Selbstkonsistenz bestätigt die Anwendbarkeit der
Theorie für ERF's auf Igepal-Mikroemulsionen. Zudem werden die
Clusterzahlen, nach Berücksichtigung einiger zusätzlicher Faktoren,
zufriedenstellend durch Skalengesetze des dynamischen
Perkolationsmodells beschrieben.

AOT zeigt, wie schon bei der temperatur-induzierten Leitfähigkeit,
auch in den Feldpuls-Experimenten ein komplexeres Verhalten. Das
Vorhandensein von Kritischen Feldern korreliert nicht mit der
Zusammensetzung. Bei Systemen mit Kritischem Feld wird dieses
teilweise nur in der Leitfähigkeit beobachtet, nicht aber im
Kerr-Signal. Bei den Feld-aus Kurven der Elektro-Doppelbrechung werden
teilweise monoexponentielle Verläufe gefunden, teilweise ein
stretched exponential-Verlauf. Zwei Punkte sind ausschlaggebend
für diese Komplexität: 1. es kann a priori nicht festgestellt
werden, welche Perkolationsschwelle im Phasenprisma das Verhalten
diktiert und 2. der Cluster-Zusammenhalt bei AOT ist geringer als
bei Igepal (die effektiven Wechselwirkungen zwischen den Tröpfchen
sind geringer), durch die schnelle Reorganisation ist das Kritische
Feld nicht bei allen Messgrößen detektierbar.

Sprache	deutsch
Maße	145 x 210 mm
Einbandart	Paperback
Themenwelt	Naturwissenschaften ► Chemie ► Physikalische Chemie
Schlagworte	Elektro-Doppelbrechung • Feldeffekte • HC/Chemie/Physikalische Chemie • Kolloidchemie • Mikroemulsionen • Perkolation
ISBN-10	3-8325-0396-X / 383250396X
ISBN-13	978-3-8325-0396-3 / 9783832503963
Zustand	Neuware