La heterogeneidad dinámica describe el comportamiento de los materiales formadores de vidrio cuando experimentan una transición de fase del estado líquido al estado vítreo. En heterogeneidad dinámica, la dinámica de enfriamiento a un estado vítreo muestra variación dentro del material.
Las propiedades del polímero incluyen la viscoelasticidad y pueden ser sintéticos o naturales . Cuando un líquido polimérico se enfría por debajo de su temperatura de congelación sin cristalizar, se convierte en un líquido sobreenfriado . Cuando el líquido sobreenfriado se enfría más, se convierte en un vaso . [1]
La temperatura a la que un polímero se convierte en vidrio por enfriamiento rápido se denomina temperatura de transición vítrea Tg . A esta temperatura, la viscosidad alcanza hasta 10 13 poise dependiendo de la velocidad de enfriamiento.
Es posible que tenga lugar una transición de fase de polímero a estado vítreo. Las transiciones de vidrio de polímero tienen muchos determinantes, incluido el tiempo de relajación , la viscosidad y el tamaño de la jaula. A bajas temperaturas, la dinámica se vuelve muy lenta (lenta) y el tiempo de relajación aumenta de picosegundos a segundos, minutos o más. A altas temperaturas, la función de correlación tiene un régimen balístico para tiempos muy cortos (cuando las partículas no interactúan) y un régimen microscópico . En el régimen microscópico, las funciones de correlacióndecae exponencialmente a altas temperaturas. A bajas temperaturas, las funciones de correlación tienen un régimen intermedio en el que las partículas tienen relajaciones tanto lentas como rápidas. La relajación lenta es una indicación de jaulas en el sistema vítreo. En el estado vítreo, la densidad no es homogénea, es decir, las partículas se localizan en diferentes distribuciones de densidad en el espacio. Significa que las fluctuaciones de densidad están presentes en el sistema. La dinámica de las partículas se vuelve muy lenta porque la temperatura es directamente proporcional a la energía cinética, lo que hace que las partículas queden atrapadas entre sí en regiones locales. Las partículas están haciendo un movimiento de traqueteo dentro de estas jaulas y cooperan entre sí. Estas regiones en el polímero vítreo se denominan jaulas. En el régimen intermedio cada partícula tiene su propio y diferente tiempo de relajación. [2]
La dinámica en todos estos casos es diferente, por lo que, a pequeña escala, hay un gran número de jaulas en el sistema en relación con el tamaño del sistema completo. Esto se conoce como heterogeneidad dinámica en el estado vítreo del sistema. Se puede realizar una medición de la heterogeneidad dinámica mediante el cálculo de funciones de correlación como el parámetro no gaussiano, funciones de correlación de cuatro puntos (susceptibilidad dinámica) y funciones de correlación de tres tiempos . [3]