Although several other neutron rheometers have been built to study soft matter under nonequilibrium conditions, none of them have the ability to measure the structure and behavior of the polymeric interfacial regions in highly viscous polymer melts which require high torques/high strain rates and high temperatures. A neutron rheometer in the cone and plate geometry has been constructed at the Los Alamos Neutron Science Center to rectify this lack of experimental instrumentation. It is also the first-of-its-kind to perform neutron reflectivity studies concurrently with rheological measurements. The details of both the development and testing of the Los Alamos Neutron Science Center neutron rheometer in the cone and plate configuration are described. Proof of principle neutron reflectivity results of end-grafted polystyrene against an identical melt under shear are presented, showing qualitatively that the structural attributes of the end-grafted polymer change when exposed to shear.
REFERENCES
1.
S. T.
Milner
, Science
251
, 905
(1991
).2.
B.
Zhao
and W. J.
Brittain
, Prog. Polym. Sci.
25
, 677
(2000
).3.
J. -F.
Joanny
, Langmuir
8
, 989
(1992
).4.
J.
Klein
, Y.
Kamiyama
, H.
Yoshizawa
, J. N.
Israelachvili
, G. H.
Fredrickson
, P.
Pincus
, and L. J.
Fetters
, Macromolecules
26
, 5552
(1993
).5.
J.
Klein
, E.
Kumacheva
, D.
Mahalu
, D.
Perahia
, and L. J.
Fetters
, Nature (London)
370
, 634
(1994
).6.
7.
J.
Klein
, Annu. Rev. Mater. Sci.
26
, 581
(1996
).8.
U.
Raviv
, S.
Giasson
, N.
Kampf
, J. -F.
Gohy
, R.
Jérôme
, and J.
Klein
, Nature (London)
425
, 163
(2003
).9.
L.
Léger
, E.
Raphaël
, and H.
Hervet
, Adv. Polym. Sci.
138
, 185
(1990
).10.
E.
Raphaël
and P. G.
de Gennes
, J. Phys. Chem.
96
, 4002
(1992
).11.
H.
Ji
and P. G.
de Gennes
, Macromolecules
26
, 520
(1993
).12.
S. S.
Sternstein
and A. -J.
Zhu
, Macromolecules
35
, 7262
(2002
).13.
S.
Alexander
, J. Phys. (Paris)
38
, 977
(1977
).14.
S.
Alexander
, J. Phys. (Paris)
38
, 983
(1977
).15.
P. G.
De Gennes
, J. Phys. (Paris)
37
, 1445
(1976
).16.
P. G.
de Gennes
, Macromolecules
13
, 1069
(1980
).17.
P. G.
de Gennes
, Adv. Colloid Interface Sci.
27
, 189
(1987
).18.
A.
Halperin
, Macromolecules
20
, 2943
(1987
).19.
20.
S.
Patel
, M.
Tirrell
, and G.
Hadziioannou
, Colloids Surf.
31
, 157
(1988
).21.
K.
Binder
, Eur. Phys. J. E
9
, 293
(2002
).22.
23.
C.
Cosgrove
, T.
Heath
, B.
van Lent
, F.
Leermakers
, and J.
Scheutjens
, Macromolecules
20
, 1692
(1987
).24.
A. M.
Skvortsov
, A. A.
Gorbunov
, V. A.
Pavlushkov
, E. B.
Zhulina
, O. V.
Borisov
, and V. A.
Priamitsyn
, Polym. Sci. U.S.S.R.
30
, 1706
(1988
).25.
E. B.
Zhulina
, V. A.
Priamitsyn
, and O. V.
Borisov
, Polym. Sci. U.S.S.R.
31
, 205
(1989
).26.
S. T.
Milner
, T. A.
Witten
, and M. E.
Cates
, Macromolecules
21
, 2610
(1988
).27.
S. T.
Milner
, T. A.
Witten
, and M. E.
Cates
, Macromolecules
22
, 853
(1989
).28.
S. T.
Milner
, Macromolecules
24
, 3704
(1991
).29.
E. B.
Zhulina
, O. V.
Borisov
, and V. A.
Pryamitsin
, J. Coll. Interface Sci.
137
, 495
(1990
).30.
E. B.
Zhulina
, O. V.
Borisov
, V. A.
Pryamitsin
, and T. M.
Birshtein
, Macromolecules
24
, 140
(1991
).31.
E. B.
Zhulina
, O. V.
Borisov
, and L.
Brombacher
, Macromolecules
24
, 4679
(1991
).32.
P.
Auroy
, L.
Auvray
, and L.
Léger
, J. Phys.: Condens. Matter
2
, SA317
(1990
).33.
P.
Auroy
, L.
Auvray
, and L.
Léger
, Phys. Rev. Lett.
66
, 719
(1991
).34.
P.
Auroy
, L.
Auvray
, and L.
Léger
, Macromolecules
24
, 2523
(1991
).35.
S. H.
Anastasiadis
, T. P.
Russell
, S. K.
Satija
, and C. F.
Majkrzak
, Phys. Rev. Lett.
62
, 1852
(1989
).36.
S. K.
Satija
, C. F.
Majkrzak
, T. P.
Russell
, S. K.
Sinha
, E. B.
Sirota
, and G. J.
Hughes
, Macromolecules
23
, 3860
(1990
).37.
T.
Cosgrove
, T. G.
Heath
, J. S.
Phipps
, and R. M.
Richardson
, Macromolecules
24
, 94
(1991
).38.
M. A. C.
Stuart
, T.
Cosgrove
, and B.
Vincent
, Adv. Colloid Interface Sci.
24
, 143
(1985
).39.
T.
Cosgrove
, T. G.
Heath
, K.
Ryan
, and T. L.
Crowley
, Macromolecules
20
, 2879
(1987
).40.
G. S.
Smith
, C.
Toprakcioglu
, S. M.
Baker
, J. B.
Field
, L.
Dai
, G.
Hadziioannou
, W.
Hamilton
, and S.
Wages
, Nuovo Cimento D
16
, 721
(1994
).41.
M. S.
Kent
, L. T.
Lee
, B. J.
Factor
, F.
Rondelez
, and G.
Smith
, J. Phys. IV
03
, C8
–49
(1993
).42.
J. B.
Field
, C.
Toprakcioglu
, R. C.
Ball
, H. B.
Stanley
, L.
Dai
, W.
Barford
, J.
Penfold
, G.
Smith
, and W.
Hamilton
, Macromolecules
25
, 434
(1992
).43.
A.
Karim
, S. K.
Satija
, J. F.
Douglas
, J. F.
Ankner
, and L. J.
Fetters
, Phys. Rev. Lett.
73
, 3407
(1994
).44.
A.
Karim
, S. K.
Satija
, W.
Orts
, J. F.
Ankner
, C. F.
Majkrzak
, and L. J.
Fetters
, Mater. Res. Soc. Symp. Proc.
304
, 149
(1994
).45.
D. L.
Anastassopoulos
, A. A.
Vradis
, C.
Toprakcioglu
, G. S.
Smith
, and L.
Dai
, Macromolecules
31
, 9369
(1998
).46.
C.
Marzolin
, P.
Auroy
, M.
Deruelle
, J. P.
Folkers
, L.
Léger
, and A.
Menelle
, Macromolecules
34
, 8694
(2001
).47.
R. A. L.
Jones
, Macromolecules
25
, 2359
(1992
).48.
T.
Nicolai
, C. J.
Clarke
, R. A. L.
Jones
, and J.
Penfold
, Colloids Surf., A
86
, 155
(1994
).49.
C. J.
Clarke
, R. A. L.
Jones
, J. L.
Edwards
, K. R.
Shull
, and J.
Penfold
, Macromolecules
28
, 2042
(1995
).50.
S. M.
Baker
, G. S.
Smith
, R.
Pynn
, P.
Butler
, J.
Hayter
, W.
Hamilton
, and L.
Magid
, Rev. Sci. Instrum.
65
, 412
(1994
).51.
D.
Nguyen
, C. J.
Clarke
, A.
Eisenberg
, M. H.
Rafailovich
, J.
Sokolov
, and G. S.
Smith
, J. Appl. Crystallogr.
30
, 680
(1997
).52.
S. M.
Baker
, A.
Callahan
, G. S.
Smith
, C.
Toprakcioglu
, and A.
Vradis
, Physica B
241–243
, 1041
(1998
).53.
S. M.
Baker
, G. S.
Smith
, D. L.
Anastassopoulos
, C.
Toprakcioglu
, A. A.
Vradis
, and D. G.
Bucknall
, Macromolecules
33
, 1120
(2000
).54.
R.
Ivkov
, P. D.
Butler
, S. K.
Satija
, and L. J.
Fetters
, Langmuir
17
, 2999
(2001
).55.
Y.
Rabin
and S.
Alexander
, Europhys. Lett.
13
, 49
(1990
).56.
L.
Miao
, H.
Guo
, and M. J.
Zuckermann
, Macromolecules
29
, 2289
(1996
).57.
F.
Brochard
and P. G.
de Gennes
, Langmuir
8
, 3033
(1992
).58.
A.
Adjari
, F.
Brochard-Wyart
, P. G.
de Gennes
, L.
Leibler
, J. L.
Viovy
, and M.
Rubinstein
, Physica A
204
, 17
(1994
).59.
F.
Brochard-Wyart
, C.
Gay
, and P. G.
De Gennes
, Macromolecules
29
, 377
(1996
).60.
T. P.
Russell
, Physica B
221
, 267
(1996
).61.
M.
Wolff
, R.
Steitz
, P.
Gutfreund
, N.
Voss
, S.
Gerth
, M.
Walz
, A.
Magerl
, and H.
Zabel
, Langmuir
24
, 11331
(2008
).62.
A. I.
Nakatani
, D. A.
Waldow
, and C. C.
Han
, Rev. Sci. Instrum.
63
, 3590
(1992
).63.
H.
Hsieh
and R. P.
Quirk
, Anionic Polymerization: Principles and Practical Applications
(Marcel Dekker, Inc
, New York
, 1996
).64.
G. C.
Straty
, C. D.
Muzny
, B. D.
Butler
, M. Y.
Lin
, T. M.
Slawecki
, C. J.
Glinka
, and H. J. M.
Hanley
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A
408
, 511
(1998
).65.
66.
L.
Porcar
, B. S.
Greenwald
, C. J.
Glinka
, N.
Wagner
, R.
Egres
, A.
Nandi
, J. C.
Shulz
, and S. -M.
Choi
, Proceedings of the American Conference on Neutron Scattering
, MD, 2004
, p. 9
.© 2010 American Institute of Physics.
2010
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
