Распространение ориентации по масштабам в сдвиговых самособирающихся иерархических суспензиях методом Rheo-PLI-SAXS

Разработан комплекс одновременных реологических исследований, визуализации в поляризованном свете и малоуглового рентгеновского рассеяния (Rheo-PLI-SAXS), обеспечивающий беспрецедентно глубокое понимание многоуровневой ориентации иерархических систем в условиях простого сдвига. В частности, показано, что мезомасштабное выравнивание по направлению потока не формируется одновременно на нано- и микромасштабах в сдвиговых суспензиях стержнеобразных целлюлозных нанокристаллов, образующих хирально-нематическую мезофазу. Напротив, с увеличением скорости сдвига ориентация сначала возникает на мезомасштабе, а затем распространяется на нанос́копический уровень; определяющими факторами при этом являются состояние агрегации иерархической системы и концентрация. В двухфазных системах, где изотропная фаза сосуществует с доменами самособирающейся жидкокристаллической мезофазы, начало выравнивания мезодоменов по направлению потока может наблюдаться при скоростях сдвига почти на порядок ниже тех, при которых выявляется постепенное усиление преимущественной ориентации на наноуровне. Если физическое ограничение препятствует полному формированию холестерической фазы, мезомасштабная ориентация возникает в диапазонах скоростей сдвига, соответствующих разрушению структуры на наноуровне. Примечательно, что ориентации на нано- и мезомасштабе, по-видимому, сходятся только в двухфазных суспензиях, в которых первичные наночастицы преимущественно состоят из отдельных кристаллитов, а также в системе тонкостенных нанотрубок с высоким аспектным отношением, образующих нематическую фазу. Распространение ориентации от нано- к микромасштабу объясняется различиями в удлинении и разрушении доменов мезофазы.