Un procédé bien connu pour fabriquer des matériaux polymères consiste à mélanger ou mélanger plusieurs polymères. Pour les mélanges dispersés, deux polymères liquides ne se mélangent pas bien, conduisant à une microstructure dite goutte dans la matrice qui est similaire aux émulsions d'huile et d'eau. Les propriétés matérielles du mélange polymère dépendent de la microstructure finale, ainsi, les propriétés du matériau peuvent être ajustées au cours de l'historique de traitement. Cependant, relier de manière concluante la microstructure finale à l'historique du traitement avec des modèles numériques fait l'objet de recherches en cours. Pour son doctorat. recherche, Wing-Hin Wong a étendu et amélioré les modèles numériques existants pour mieux décrire cette connexion.

Les mélanges de polymères sont largement utilisés dans l'industrie car leurs propriétés matérielles peuvent être ajustées avec précision pour des applications spécifiques. Un aspect important du contrôle de ces propriétés matérielles est la microstructure ou la morphologie du mélange de polymères. Par exemple, des microstructures de gouttelettes dans la matrice se forment lorsque la fraction volumique d'un fluide polymère dans le mélange est suffisamment petite par rapport à l'autre. Néanmoins, la microstructure finale dépend des procédés utilisés pour mélanger ou mélanger les polymères.

Gouttelettes et FEM

En réalité, les mélanges contiennent un grand nombre de gouttelettes. Les modèles informatiques peuvent s'avérer utiles pour comprendre la microstructure sous-jacente, cependant, il y a un problème de discorde. Il est informatiquement impossible de suivre chaque gouttelette individuelle dans un modèle de microstructure de gouttelette dans la matrice.

Pour ses recherches, Wing-Hin Wong a plutôt choisi de suivre des groupes de gouttelettes plutôt que des gouttelettes individuelles, en utilisant les approches existantes comme fondement de cette approche. Il a ensuite étendu le modèle existant afin qu'ils puissent être appliqués à l'étude de situations d'écoulement complexes utilisées dans le traitement des mélanges tels que l'écoulement de cisaillement, écoulement excentrique de cylindre, et le flux de Poiseuille. En outre, le modèle a également été adapté afin qu'il puisse être utilisé dans une approche continue de la méthode des éléments finis (FEM).

Le modèle a également été utilisé pour étudier le développement de la microstructure dans une extrudeuse bivis, qui est couramment utilisé comme dispositif de mélange dans l'industrie. En termes de prédiction de la relation entre la microstructure finale et les flux utilisés dans le traitement des mélanges de polymères, les modèles développés dans cette recherche sont assez prometteurs.