Afinamento elasto-capilar e ruptura de líquidos elásticos modelares

Estudamos o autoafinamento elasto-capilar e a ruptura final de três fluidos elásticos ideais à base de poliestireno, medindo a evolução no diâmetro do filamento à medida que fios viscoelásticos delgados se estrangulam e eventualmente se rompem. Examinamos a dependência do perfil de diâmetro transitório e do tempo até a ruptura em relação ao peso molecular e comparamos as observações com teorias simples para a ruptura de filamentos viscoelásticos delgados. A evolução do perfil de diâmetro transitório prevista por um modelo FENE-P multimode se ajusta quantitativamente aos dados, desde que as tensões iniciais no filamento sejam consideradas. Finalmente, mostramos como a viscosidade extensional uniaxial transitória de uma solução polimérica diluída pode ser estimada a partir da evolução no diâmetro do filamento em estrangulamento. Os perfis resultantes de "viscosidade extensional aparente" são comparados com resultados similares obtidos de um reômetro de estiramento de filamento. Ambos os perfis transitórios se aproximam do mesmo valor para a viscosidade extensional em estado estacionário, que aumenta com o peso molecular, em concordância com a teoria de Rouse-Zimm. A aparente discrepância na taxa de crescimento das duas curvas transitórias pode ser explicada quantitativamente ao examinarmos a taxa de estiramento efetiva em cada configuração. Estudos de afinamento de filamentos e experimentos de estiramento de filamentos, portanto, formam experimentos complementares que levam a medidas consistentes da viscosidade extensional transitória de um determinado fluido de teste.