Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

Viscosity of complex polar fluids, electrolytes, and ionic liquids

Alternativ tittel: Viskositet av komplekse polarvæsker, elektrolytter og ioniske væsker

Tildelt: kr 7,8 mill.

Friksjon mellom faste overflater er et viktig fenomen i hverdagen. Uten dette ville det være umulig å gjøre noe så enkelt som å holde et papir. En stor del av den totale energiproduksjonen i industrialiserte land tappes gjennom friksjon og slitasje. Med det økende behovet for ren, bærekraftig produksjon og bruk av energi er det et presserende behov for bedre teknologi for å redusere friksjon og for bedre forståelse av friksjon og smøring (tribologi), både i makroskopisk og mikroskopisk skala. En ny utvikling i friksjonsforskning og et lovende grunnlag for bedre smøremidler er elektrolytt-systemer: vannbaserte elektrolytt-løsninger (salt-løsninger) og ioniske væsker (flytende salt). Vannbasert synovialvæske for eksempel smører leddene til levende vesener utrolig effektivt. Disse systemene kan opprettes med et stort utvalg av egenskaper og mulighetene for innovative applikasjoner er uendelige. Vannbaserte smøremidler er også billigere, og kan gjøres miljøvennlige og enklere å rydde opp enn mineraloljer. Dessverre er utviklingen av ny teknologi vanskelig på grunn av vår mangel på systematisk teoretisk forståelse. Utfordringen ligger i det samme som gjør disse systemene så interessante og potensielt nyttige: kompliserte samspill og geometri i molekylene. Målet med dette prosjektet er å gjøre noe med det og få teoretisk forståelse, som forbinder elektrolytmolekylers egenskaper med viskositeten til et smøremiddel som inneholder dem. Dette prosjektet vil ta en generell og kraftig tilnærming basert på kinetisk teori om gasser og væsker, som beskriver forholdet mellom transportegenskaper og dynamikken i samvirkende molekyler. Prosjektet kombinerer penn- og papirberegninger med simuleringer av enkle modellvæsker, og arbeider i nært samarbeid med eksperimentelle grupper både i Norge og i utlandet. Så langt har vi bygget et rammeverk for å pålitelig simulere viskositeten til disse enkle modellene. Vi er ferdig med å utvikle teori for dipolare harde sfærer, som vi har sammenlignet med simuleringer av dipolare pseudo harde sfærer med positive resultater. Vi undersøker for tiden effekten av eksterne elektriske felt på viskositeten, og har også begynt å se på blandinger. Så langt har de eksterne feltene vist noen dramatiske og uventede resultater ved lave tettheter, som vi undersøker nærmere.

This project is concerned with the transport properties, especially the viscosity, of electrolyte systems: aqueous electrolyte (salt) solutions and ionic liquids (liquid electrolytes). These systems are becoming a new frontier in friction research and are very promising for low-friction applications, as demonstrated for instance by the amazing effectiveness with which water-based synovial fluid lubricates our joints. Development and implementation of new technologies, however, is blocked by our lack of systematic theoretical understanding. We do not yet have sufficient understanding of the viscosity of these complex liquids to be able to control it. The aim of this project is to remedy this situation and develop general understanding and practical methods for calculating the viscosity of electrolyte systems. The challenge lies in the large number of parameters and the complicated dynamics that result from the presence of electrostatic interactions. As a result, theoretical work has so far been limited to detailed atomistic simulations. These are extremely demanding and can only give insight into specific systems, but it is simply not feasible to simulate enough different systems to deduce general trends. This project will instead use a more challenging but ultimately much more powerful analytical approach based on kinetic theory of fluids. New theory will be developed and used to compute viscosities of complex electrolyte liquids. The theoretical development will be combined with simulations of simple model fluids that will be used to test the validity of approximations and check results. Along with this, there will be close interaction with experimental and theoretical groups in Stockholm and at Imperial College London.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek