Une réaction temporelle s'est produite pendant l'écoulement des fluides a indiqué un changement structurel fondamental dans les fluides. Crédit :Figure adaptée avec la permission de la couverture de J. Phys. Chem. B 2019, 123, 21, 4587-4593. Copyright © 2019 Société américaine de chimie
Les comparaisons avant et après ne racontent pas toute l'histoire des réactions chimiques dans les fluides en écoulement, comme ceux d'un réacteur chimique, selon une nouvelle étude d'une collaboration basée au Japon.
Les chercheurs ont publié leur article le 6 mai dans le Journal de chimie physique B , un journal de l'American Chemical Society. Les résultats ont été présentés sur la couverture du journal.
L'équipe a examiné comment une solution de polymères dissous a changé après l'ajout de Fe 3+ Solution. Ces types de solutions permettent de mieux contrôler les variables dans plusieurs domaines, y compris la fabrication. Dans la construction automobile, par exemple, les solutions permettent d'obtenir une uniformité complète de la couverture de peinture et de contrôler l'expansion ou la contraction d'un matériau sous différentes températures.
Traditionnellement, les chercheurs examinent une solution avant un réactif, comme Fe 3+ Solution, est ajouté, et de nouveau après que la réaction a eu lieu.
"En d'autres termes, si une propriété fluide telle que la viscosité de la solution est plus élevée après la réaction qu'avant, nous nous attendrions à ce qu'une augmentation de la viscosité se produise à partir de la réaction pendant l'écoulement, " dit Yuichiro Nagatsu, auteur correspondant de l'article et professeur agrégé au Département de génie chimique de l'Université d'agriculture et de technologie de Tokyo.
Nagatsu et l'équipe ont découvert que la comparaison avant et après n'est pas aussi fiable qu'on le pensait auparavant. Ils ont observé une augmentation de la viscosité dans la solution lors d'une réaction chimique à Fe 3+ , mais la solution s'était amincie à la fin de la réaction. Ils ont confirmé leurs observations chimiques par spectroscopie infrarouge, qui permet aux chercheurs d'examiner les interactions microscopiques sans préparation approfondie qui pourrait perturber davantage l'échantillon.
La dynamique de l'écoulement rend compte des changements microscopiques au sein de ces réactions chimiques - des molécules éliminant d'autres molécules d'électrons et autres - qui modifient fondamentalement la composition de la solution. Cependant, la viscosité est connue sous le nom de changement macroscopique - elle décrit la solution dans son ensemble plutôt que les interactions individuelles au niveau microscopique.
Il est incroyablement inhabituel qu'une telle solution passe par de telles phases macroscopiques pour en perdre les caractéristiques à la fin d'une réaction chimique, selon Nagatsu. Cette compréhension pourrait avoir des implications majeures dans les secteurs industriels, environnemental, et les domaines biologiques.
"Notre objectif ultime est d'établir un nouveau domaine de recherche pour comprendre les écoulements à réaction chimique impliquant le diagnostic de la structure des molécules, " a déclaré Nagatsu. Il a également noté que les plans visant à développer une nouvelle méthode pour contrôler la dynamique des fluides grâce à leur nouvelle compréhension des interactions.
