Mobilidade de Nanopartículas Não Pegajosas em Líquidos Poliméricos

Usamos a teoria de escala para derivar a dependência temporal do deslocamento médio quadrático 〈Δr2〉 de uma partícula sonda esférica de tamanho d que experimenta movimento térmico em soluções e fusões poliméricas. Partículas com tamanho menor que o comprimento de correlação da solução ξ sofrem difusão ordinária (〈Δr2 (t)〉 ~ t) com um coeficiente de difusão similar ao do solvente puro. O movimento de partículas de tamanho intermediário (ξ d a), onde a é o diâmetro do tubo para líquidos poliméricos emaranhados, é sub-difusivo (〈Δr2 (t)〉 ~ t1/2) em escalas de tempo curtas, uma vez que seu movimento é afetado por sub-seções das cadeias poliméricas. Em escalas de tempo longas, o movimento dessas partículas é difusivo e seu coeficiente de difusão é determinado pela viscosidade efetiva de um líquido polimérico com cadeias de tamanho comparável ao diâmetro da partícula d. O movimento de partículas maiores que o diâmetro do tubo a em escalas de tempo mais curtas do que o tempo de relaxação τ e de uma cadeia de emaranhamento é similar ao movimento de partículas de tamanho intermediário. Em escalas de tempo maiores (t > τ e), partículas grandes (d > a) são apreendidas pela malha de emaranhamento e, para se moverem mais, elas têm que esperar que as cadeias poliméricas ao redor relaxem na escala de tempo de reptação τrep. Em tempos mais longos t > τrep, o movimento de tais partículas grandes (d > a) é difusivo com coeficiente de difusão determinado pela viscosidade em massa dos líquidos poliméricos emaranhados. Nossas previsões estão de acordo com os resultados de experiências e simulações computacionais.