Propriedades físicas do empacotamento de fio polimérico em cavidades quase bidimensionais

Abstract

Neste trabalho investigamos as propriedades de confinamento de um fio polimérico de comprimento L e diâmetro ζ injetado em cavidades quase bidimensionais de volume XY ζ. Realizamos uma extensiva análise experimental para determinar o comprimento máximo de fio injetado, até o limite de empacotamento rgido, em função do número total de laços formados na estrutura final e das dimenssões da cavidade, Lmax(Nmax,X, Y ). O número de laços nos fornece uma ideia de quanto o fio dobrou aproveitando o espaço disponível e tratamos esta quantidade como uma variável independente governada pelo material do fio ou arame. Adicionalmente, examinamos a influência da presença de n obstáculos circulares móveis neste processo e discutimos a diferença entre nossos resultados e os resultados apresentados recentemente na literatura para obstáculos fixos. As diversas leis de escala obtidas nos conduzem a uma expressão geral que sumariza todos os resultados experimentais reportados neste trabalho: Lmax − X = kN maxY com α = 0, 7 ± 0, 1. Revisitamos o modelo hierárquico de empacotamento de fios a fim de obter uma contagem de estados acessíveis para o cálculo de um limite superior para a entropia do sistema S ∼ log . Tendo o regime elástico como ponto de partida, a energia εi armazenada em um laço de curvatura 1 ri ´e εi ∼ 1 ri2 , então a energia total E = PNiεi é calculada, usando os valores de Ni apontados pelo modelo hierárquico. Usando este resultado e a entropia podemos esboçar a termodinâmica deste sistema. Ao longo de toda a dissertação ¸ contextualizamos os resultados em relação à física já conhecida do processo de empacotamento de arame em cavidades 2D, bem como possíveis aplicacações, e apontamos diversas perspectivas de continuação dos estudos