Collapse and cavitation during the drying of water-saturated PDMS sponges with closed porosity.

ty10086 提交于 周四, 08/26/2021 - 12:43
文章英文标题
Collapse and cavitation during the drying of water-saturated PDMS sponges with closed porosity.
正文
本文研究了具有闭孔结构的水饱和多孔聚二甲基硅氧烷( PDMS )弹性体的干燥问题,其中水分的蒸发只能通过PDMS的扩散来实现。从水/ PDMS乳液出发,制备了不同孔径分布、平均孔径为10 ~ 300μm的软大孔样品。在这些材料中,干燥可能导致低孔隙率的坍塌状态,或者导致部分孔隙的空化和重新张开。利用光学显微镜和孔隙率测量,我们展示了孔径和相互作用对干燥结果的影响。在孔径小于30μm时,大部分孔隙仍然坍塌。我们将大多数小孔的坍塌持久性归结为低的空化概率和孔壁的粘附性。直径大于100μm的孔隙通过所含水的空化作用重新打开。孔径在30 ~ 100μm的孔隙的行为取决于孔隙率和干燥温度。我们还将最初饱和氯化钠溶液的海绵干燥过程中出现的集体空化现象可视化。在这种情况下,最大孔隙中的空化作用导致试样相邻区域的小孔隙重新张开。据我们所知,我们的结果首次给出了闭孔软海绵对干燥响应的孔径依赖性和协同性的实验证明。
文章内容(英文)
In this paper, we study the drying of water-saturated porous polydimethylsiloxane (PDMS) elastomers with closed porosity in which the evaporation of water is possible only via the diffusion across PDMS. Starting from water/PDMS emulsions, we fabricate soft macroporous samples with different pore diameter distributions and average diameters ranging from 10 to 300 μm. In these materials, the drying may lead to either a collapsed state with low porosity or the cavitation and reopening of a fraction of the pores. Using optical microscopy and porosity measurements, we showed the influence of the pore diameters and interactions on the result of drying. At pore diameters lower than 30 μm, the majority of pores remain collapsed. We attribute the permanence of the collapse of most small pores to a low probability of cavitation and to the adhesion of the pore walls. Pores with diameters larger than 100 μm reopen via cavitation of the water they contain. The behavior of pores with diameters ranging from 30 to 100 μm depends on the porosity and drying temperature. We also visualize collective cavitation upon the drying of sponges initially saturated with sodium chloride solution. In this case, the cavitation in the largest pores leads to the reopening of small pores in a neighboring zone of the sample. To our knowledge, our results present the first experimental proof of the pore-size-dependent and cooperative nature of the response of soft sponges with closed porosity to drying.
来源出处
Journal|[J]Langmuir2020.
DOI
https://doi.org/10.1039/d0sm00932f

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