Morphology evolution of nano- and micro-cellular polymeric foams
Project goals
The project is aimed at first-principles understanding of early stages of polymer foam evolution including nucleation or phase separation by spinodal decomposition and coalescence of cells. Experimental methods including novel laser-induced foaming as well as established techniques (pressure or temperature induced foaming, spinodal-route to foaming) will be combined with analysis of foam morphology, thermodynamics, diffusion and relaxation phenomena. Based on the improved understanding of nucleation and coalescence the methods of nano-/micro-cellular foam preparation will be assessed and optimized. Systematic experimental studies of nucleation, spinodal decomposition, Ostwald ripening and coalescence phenomena will be accompanied by the development of thermodynamically consistent mathematical models combining Cahn-Hilliard and self-consistent field theory approaches with advanced equations of state and description of relaxation processes. Coalescence and drainage in late stages of foaming will be modeled by the hybrid discrete element method including interfacial and osmotic effects.
Keywords
polymer foamspinodal decompositionX-ray micro-tomographymathematical modeling of morphogenesisCahn-Hilliard modeldiscrete element methodcoalescence of cellssupercitical CO2nano-foams
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 18 (SGA0201400001)
Main participants
Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze / Fakulta chemicko-inženýrská
Západočeská univerzita v Plzni / Nové technologie - výzkumné centrumContest type
VS - Public tender
Contract ID
14-18938S
Alternative language
Project name in Czech
Utváření morfologie nano- a mikro-celulárních polymerních pěn
Annotation in Czech
Projekt je zaměřen na základní pochopení počátečního stadia utváření morfologie polymerní pěny zahrnujícího nukleaci nebo fázovou separaci spinodální dekompozicí a koalescenci buněk. Pro tento účel budou využity různé experimentální metody včetně laserově-indukovaného vypěňování a tradiční techniky přípravy pěn tlakově či teplotně indukovaným vypěňováním či spinodální cestou, které budou kombinovány s pokročilou analýzou morfologie pěny, termodynamiky, difúze a relaxačních procesů. Na základě zdokonaleného pochopení nukleace a koalescence budou hodnoceny a optimalizovány metody přípravy nano-/mikro-celulárních pěn. Systematické experimentální studie nukleace, spinodální dekompozice, Ostwaldova zrání a koalescence budou doplněny o vývoj termodynamicky konsistentních matematematických modelů kombinujících Cahn-Hilliardovy a „self-consistent field theory“ přístupy s pokročilými stavovými rovnicemi a popisem relaxačních procesů. Koalescence v pozdním stadiu vypěňování bude modelována hybridní metodou diskrétních elementů a bude zahrnovat jak mezifázové tak osmotické děje.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The results of the project contributed to the understanding of polymer foam formation and development of the theoretical models predicted a morphology evolution of the foams. Outputs of the project are: 11 papers in journals with IF, 2 other manuscripts under evaluation, 8 student theses and number of lectures at conferences. Achieved results are the appropriate to team size and project duration.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2014
Realization period - end
Dec 7, 2017
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 14, 2016
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP18-GA0-GA-U/02:1
Data delivery date
May 4, 2018
Finance
Total approved costs
7,458 thou. CZK
Public financial support
7,458 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
7 458 CZK thou.
Public support
7 458 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
CI - Industrial chemistry and chemical engineering
Solution period
01. 01. 2014 - 07. 12. 2017