عنوان مقاله: توزیع نابرابر نانوذرات در مایعات غیر قابل امتزاج، توسعه ی مورفولوژی در پیوندهای پلیمری
چکیده مقاله
هدف بررسی حاضر خلاصه کردن دانش فعلی پیرامون چگونگی سازماندهی نانوذرات جامد درپلیمرها است. نخست، عملکرد امولسیون های مایع با ویسکوزیته ی پایین حاوی ذرات جامد کلوئیدی به صورت مختصر ارائه می شود. در مقابل آمیزه های پلیمری[1]، آنها موضوع مطالعات فشرده برای یک مدت زمان طولانی با هدف عملی و جامع نیز می باشند. امولسیون های مایع با ویسکوزیته ی بالا[2] مانند آمیزه های پلیمری بارگذاری شده با پرکننده های نانویی تا جدیت و شور و شوق اخیر در مورد فناوری نانو و به طور خاص تر نانوکامپوزیت پلیمری نیز توجه کمتری دریافت کرده اند. برخی شباهت ها و تفاوت ها میان دو نوع امولسیون ها نیز مشخص می شوند. ذرات جامد برای توزیع یکنواخت در آن نوع از مایعات مرکب از چند جزء نیز معروف هستند و عواملی که توزیع آنها در آمیزهای پلیمری را تعیین می کنند نیز مورد بحث قرار می گیرند. ذرات جامد برای توزیع یکنواخت در آن نوع از سیالات مرکب[3] نیز معروف هستند و عواملی که توزیع آنها در آمیزهای پلیمری را تعیین می کنند نیز مورد بحث قرار می گیرند. تاکید خاص بر رقابت میان ترمودینامیک خیس شوندگی جامد[4] توسط فازهای پلیمری و کنترل جنبشی[5] بومی سازی پرکننده به طور مستقیم با میزان فرایند ترکیبی نیز ارتباط دارد. این باور وجود دارد که این دیدگاه یکی از ویژگی های آمیزه های پلیمری پرکننده است و دارای یک اثر شدید و گاهی اوقات غالب در بومی سازی ذرات نیز می باشد. این دیدگاه نیز توضیح می دهد که کنترل دقیق شکل شناسی ها را می توان در جایی بدست آورد که در آن ذرات، موضع تعادل[6] خود را اشغال نمی کنند.
واژگان کلیدی مقاله: نانو ذرات، ذرات کلوئیدی، آمیزه های پلیمری، شکل شناسی
1. مقدمه مقاله
یک امولسیون، مخلوطی از دو مایع غیر قابل امتزاج است که در آن یک از مایعات به شکل قطرات با اندازه ی کوچک از میلی مترها به کمتر از 1 میلی متر نیز پراکنده می شود. این تعریف کوتاه بدون در نظر گرفتن ویسکوزیته ی مایعات، معتبر در نظر گرفته می شود، به طوری که آمیزه های گداخته ی پلیمری ممکن است به عنوان امولسیون های بالای مایع ویسکوزیته نیز در نظر گرفته شود. هدف می تواند بدست آوردن مواد نرم با بافت های خاص، امولسیون های مایع با ویسکوزیته ی پایین، خواص لمسی و ویژگی های سیال باشد (امولسیون های پایدار مایع، کف، ژل، پودرهای سیال.). امولسیون های پایدار نیز در زمینه ی استخراج نفت، صنایع غذایی، لوازم آرایشی و بهداشتی نیز به کار گرفته می شود. با این حال، امتزاج ناپذیری و ناهم سازی مایعات ممکن است پس از همگن سازی، دلیل جدایی فاز ماکروسکوپی باشد و بسته به کاربرد آن، فوق العاده مهم است که این اتفاق رخ نمی دهد. یک قرن پیش، رامسدن [1] و پیکرینگ [2] متوجه شده اند که نه تنها سورفاکتانت قادر به تثبیت امولسیون های مایع با ویسکوزیته ی پایین هستند بلکه بخش کوچکی از ذرات نامحلول دقیق می تواند تاثیر گذار باشد. از آن پس، چندین تیم تحقیقاتی در حال بررسی امولسیون حاوی ذراتی مانند سیلیس، کربن سیاه و سفید، اکسیدهای فلزی یا لاتکس پلیمری نیز می باشد. به وضوح نشان داده می شود که این کلوئیدها به شدت می تواند در رابط مایع-مایع جذب نماید ودر نتیجه قادر به ایجاد ثبات در آن نیز می باشد. در حوزه ی امولسیون های ویسکوزیته ی بالا مانند آمیزه های پلیمری غیر قابل امتزاج، همان نتیجه حاصل می شود اما دلالیل پالایش و تثبیت شکل شناسی با وضوح کمتری مشخص می شود. اولین مطالعات در دهه ی شصت، الزاما مربوط به آمیزه های الاستومر با کربن سیاه و سفید به عنوان پرکننده های تقویت کننده نیز می باشد [3،4]. در این زمان کربن سیاه هنوز به '' پرکننده های نانویی '' و لاستیک های بارگذاری شده ی کربن به عنوان '' نانوکامپوزیت ها '' اشاره ندارد اما هر دو آنها را می توان تحت عنوان'' نانومواد '' در نظر گرفت. پس از آن، مطالعات در آمیزه های ترموپلاستیک[7] گسترش می یابد [5]. در این زمینه، کربن سیاه لزوما برای تولید پلیمرها با بهره گیری از یک وضعیت بهینه سازی شده ی تجمع و توزیع پرکننده از طریق مفهوم نفوذ دوگانه نیز با خواص آنتی استاتیکی (قابلیت رسانایی) نیز ترکیب می شود [6،7]. به تازگی، فناوری نانو به یکی از محبوب ترین موضوعات تحقیق تبدیل شده است و بررسی ها درزمینه ی ماتریس پلیمری[8] بر پایه ی نانوکامپوزیت ها یک حوزه ی بزرگ در سوابق علمی اشغال می کنند. پرکننده های نانویی شامل سیلیکاهای کروی و متراکم، نانو رس ها، میکاها، نانو لوله های کربنی، silsesquioxane های الیگومریک چند وجهی[9] و غیره نیز می باشد. این پرکننده ها دیدگاه های جدیدی بوجود می آورد، چرا که آن ها با توجه به عواملی از قبیل شکل خود (کره ها، صفحات کوچک، الیاف ها)، انرژی سطحی و توانایی آن ها در غیرآگلومرا یا لایه برداری به شرایط ترکیبی و درمان های سطحی اعمال شده نیز بستگی دارد [8].
در حال حاضر، تاثیر پرکننده ها در آمیزه های پلیمری، شکل شناسی و ثبات امولسیون های مایع - مایع یکی از موضوعات تحقیقات فشرده نیز می باشد. با این حال، مکانیزم هایی که بوسیله ی آن ذرات مانع انعقاد می شوند، در پلیمرهای ویسکوزیته ی بالا نسبت به امولسیون مایع که از آغاز قرن 20 بررسی شده است نیز کمتر دریافت می شوند. موضوع دوم توسط تامب و شارما [9] و اخیرا توسط آویارد و همکاران [10] و کلگ [11] که تثبیت ژل های دوپیوسته بوسیله ی کلوئیدها و اختصاص یک بخش به مایعات پلیمری را نشان می دهد نیز مورد بررسی قرار می گیرد. هدف بررسی حاضر در این زمینه، گزارش و بحث در مورد دانش فعلی پیرامون توزیع نانوذرات در داخل یک ترکیب پلیمری باینری می باشد. به عنوان موضوع اولیه، در بخش 2، مورد امولسیون های مایع وزن مولکولی حاوی کلوئید به صورت خلاصه با دیدگاه درک بهتر خصوصیات مواجه در امولسیون پلیمری ویسکوز نیز مورد بحث قرار می گیرد. بررسی ها پیرامون آمیزه های پلیمری به طور دقیق در بخش 3 و 4 با تاکید خاص بر روی مکانیزم های جداسازی ذرات جامد در رابطه با ویژگی های شکل شناسی این آمیزه ها نیز ارائه می شود. سپس، جنبه های مختلف تثبیت فهرست می شود و اگر چه درک اساسی از پدیده ها به طور کامل بدست نیامده است، اما پارامترهای مهم نیز شناسایی می شوند.
2. امولسیون های مایع ویسکوزیته ی پایین
کارهای اصلی در زمینه ی پایداری و ساختار امولسیون تثبیت شده توسط ذرات جامد، آن دسته از کارهای انجام شده توسط بینک و همکاران نیز می باشد. بررسی های مختلف توسط این نویسندگان در حوزه ی ذرات در رابط های مایع - مایع [12] ود آماده سازی و خواص این امولسیون های تثبیت شده نیز بررسی می شود [10].اخیرا، بینکز و هوروزو [13] به یک کتاب پیرامون ذرات کلوئیدی در رابط های مایع نیز پرداخته اند.
2.1. خیس شوندگی
تاثیر خیس شوندگی ذرات توسط مایعات با اثر غلظت ذرات و نسبت فاز، اولین پارامتر در جذب عملکرد ذرات در رابط مایع-مایع نیز می باشد.
انرژی سطحی آزاد در حالت تعادل، DG رابط باید مینیمم باشد. اگر هندسه ی نشان داده شده در شکل 1 را در نظر بگیریم، DG می تواند با معادلات زیر بیان شود (معادله ی (1)) که شامل کمک سه نوع رابط می شود: جامد / مایع 1،جامد / مایع 2 و مایع 1 / مایع 2.
شکل. 1. نمایش نموداری یک ذره ی کروی در ارتباط میان مایعات1 و 2. سه نوع رابط جامد / مایع 1، جامد / مایع 2 و مایع1 / مایع 2 نیز در نظر گرفته می شود.
که در آن شعاع ذره، کشش سطحی میان ذرات و مایع و کشش سطحی بین دو مایع و حوزه ی رابط و زاویه ی تماس نیز می باشد (شکل 1). انرژی های سطحی را می توان برای بیان خیس شوندگی پارامتر، ، با توجه به معادله ی یانگ مورد استفاده قرار داد. این موضوع توانایی ذره ی خیس شده توسط مایع 1 و 2 نشان می دهد و مستقیما به زوایه ی تماس تعریف شده در شکل 2 برای امولسیون نفت / آب نیز مرتبط می شود (1: آب، 2: روغن) (معادله ی (2).):
ذرات در رابط متراکم می شوند به شرطی که با مرتبط باشد. از سوی دیگر اگر یعنی باشد پس ذرات جامد از در یکی از دو فاز نیز متمرکز می شود.
اگر این ذرات آب دوست باشند، زاویه ی تماس با ما (تعریف شده در سراسر آب) تقریبا کمتر از می باشد، بنابراین تجمع یک لایه از ذرات دقیقا در ارتقاء رابط تشکیل یک رابط منحنی به سمت فاز نفت نیز بسته بندی می شود (شکل 2). در نتیجه، نفت در امولسیون آب به دست می آید. اگر این ذره آبگریزتر باشد، بیشتر از می باشد و این انحنا اجازه ی تشکیل آب در امولسیون روغن نیز می دهد.
انرژی آزاد نیازمند حذف ذرات از رابط ماایع بسیار بیشتر از انرژی حرارتی است و برای زاویه ی تماس برابر با 90 نیز بالاترین است. این ویژگی توضیح می دهد که ذرات را می توان به صورت برگشت ناپذیر و به شدت جذب شده (اگر زاویه ی تماس بیشتر از 90 نباشد) در مقابل سورفاکتانت های کلاسیک که جذب و واجذب می کند نیز در نظر گرفت [12،14].
از سوی دیگر، اگر ذرات خیلی آب دوست و یا بیش از حد آبگریز باشند ( بیش از 90)، در فاز آبی یا نفتی جداسازی می شوند که اغلب موجب ثبات ضعیف می شود. سپس ساختار لایه های ذرات سطحی بوسیله ی تعادل اثر متقابل ذره-مایع و ذره -ذره نیز کنترل می شود.
شکل. 2. ذرات کروی در رابط روغن / آب. زاویه ی تماس، س، از طریق فاز آب تعریف می شود.a) و : این ذره ترجیحا با آب مرطوب خیس می شود. این ذرات در رابط جذب می شود، به طوری که نفت در امولسیون آب تشکیل می شود. b) . این ذرات در رابط منحنی جذب می شود، به طوری که آب در امولسیون نفت تشکیل شده است. از [12] با اجازه ی الزویر مجددا چاپ می شود.
2.2. جنبه های امولسیون
بنابراین، در تعادل ترمودینامیکی[10]، تشکیل یک لایه ی ذره در رابط مایع-مایع توسط خیس شوندگی ذرات نیز کنترل می شود. با این حال، تشکیل امولسیون یک فرآیند پویا شامل دو فرایند رقابتی است: تکه تکه شدن فاز مایع در قطرات کوچکتر و انعقاد این قطرات موجب تشکیل قطره های بزرگ می شود. در واقع، شکل شناسی نهایی از تعادل بین کاهش تفکیک وانعقاد ناشی می شود. به طور کلی، این تعادل بوسیله ی غلظت های فاز، کشش بین سطحی و سرعت برشی (تعداد دقیق تر مویرگ)، غلظت ذرات و زمان امولسیون نیز کنترل می شود. بینکس و ویتبی [15] به طور دقیق تر تاثیر کسر حجمی نفت، غلظت ذرات و زمان امولسیون در ثبات پلی (دی متیل سیلوکسان) (PDMS) / امولسیون آب در حضور ذرات سیلیکا مونودیسپرس آبگریز را بررسی می کند. همانطور که در بسیاری از آثار گزارش شده است، قطر متوسط افت با افزایش غلظت ذرات تا حداقل اندازه کاهش می یابد. علاوه بر این، برای غلظت دور ازوارونگی فاز، اندازه ی قطره با زمان اختلاط به عنوان فروپاشی غالب در طول امولسیون سازی کاهش می یابد. جالب توجه است که انعقاد غالب تر می شود، یعنی اندازه ی قطره با زمان ترکیب برای کسر حجمی نفت نزدیک به شرایط فاز وارونگی نیز افزایش می یابد.
مکانیزم های ثبات مورفولوژی در امولسیون توسط ذرات جامد هنوز هم یک بحث باز در سوابق می باشد. همانطور که توسط اوکوبو [16] و ویگناتی و پیازا نشان داده می شود [17]، تنش سطحی بین دو مایع امولسیون تحت تاثیر جذب ذرات می باشد. با این حال، این حوزه ی رابط نفت-آب کاهش می یابد که مقدار انرژی مورد نیاز برای شکل دادن رابط را پایین می آورد. بنابراین، کشش بین سطحی موثر و ماکروسکوپی در غیاب ذرات معرفی شده توسط لوین و بون نیز باید پایین تر از رابط نفت-آب بیاید [18]. در واقع، یکی از مکانیسم های متفق القول شناخته شده که بوسیله ی آن انعقاد مهار می شود آن است که لایه های متراکم ذرات به عنوان یک مانع مکانیکی جلوگیری از پارگی غشاء مایع بین دو تصادم قطره ی زیربرشی نیز عمل می کند (شکل 3).
شکل. 3. نازکی غشای بدام افتاده میان دو قطره مایع در طول انعقاد آن ها: الف) قطره ی آزاد، ب) قطرات تحت پوشش یک لایه از ذرات
ثابت شده است که تحرک رابط، یکی از پارامتر مهم تاثیرگذار بر فرایند زهکشی می باشد. در واقع خواص رئولوژیکی غشاء که رابط را محدود می کند نیز حائز اهمیت است. لایه ی وسطی همراه اجازه می دهد غشا سریعتر نازک شود، در حالی که رابط های سخت، سرعت فرایند را کاهش می دهد. بعلاوه، پارگی غشاء مستلزم آن است که ذرات از منطقه ی تماس قطره قطره حذف شوند و این را می توان بوسیله ی دو مکانیسم نیز به دست آورد: جابجایی ذرات از رابط به فاز توده (یا در فاز پراکنده) و یا جابجایی جانبی ذرات به همراه رابط. جا به جایی جانبی ذرات نیازمند انرژی بسیار کمتری نسبت به جابه جایی ذرات می باشد و بنابراین به احتمال زیاد مکانیزم کنترل فرایند می باشد. در این طرح، اثرات متقابل ذره- ذره دارای اهمیت چشمگیری پیرامون ثبات مکانیکی و قدرت لایه ی جامد نیز می باشد، چرا که آن ها حرکات جانبی جامد را دشوارتر ارائه می دهند. اثربخشی مانع مستلزم آن است که پوشش رابط تقریبا کامل باشد. با این حال در برخی موارد، تنها پوشش جزئی مورد نیاز است. هنگامی که ذرات به اندازه ی کافی در طول رابط متحرک باشند، آنها می توانند در حوزه ی تماس قطره قطره حرکت کنند و لایه ی متراکم محلی را شکل می دهد که در برابر انعقاد بدون نیاز به پوشش کامل قطره نیز مقاومت می کند (شکل 4) [19-22]. در واقع، این مکانیزم ذرات، ثبات فرعی را فراهم می کند [23].
سرانجام، مواردی وجود دارد که در آن امولسیون های پایدار را می توان بدست آورد، اگر پرکننده های عامل شکل بالا نیز به کار گرفته شود. آن ها از طریق تعاملات خود می توانند یک شبکه ی جامد سه بعدی شکل دهند که قادر در تله انداختن و ثابت کردن ماتریس (یا قطره) و جلوگیری از انعقاد قطره نیز می باشد [24].
اثر تثبیت کننده ی امولسیون به منظور خلاصه بیان کردن در انتخاب ذرات با خیس شوندگی عاقلانه و متعادل کننده برای اطمینان از قرار دادن آنها در رابط نیز مرتبط می شود. بعلاوه، اندازه ذرات باید ترجیحا کمتر از 1 میلی متر (و در هر صورت به طور قابل توجهی پایین تر از قطر فاز پراکنده باشد) و با درجه ی لازم تعامل بین ذره ای نیز می باشد. مقدارذرات باید به ترتیب تنظیم شود که حوزه ی وسطی را [25] برای جلوگیری از انعقاد قطره بوسیله ی ممانعت فضایی نیز پوشش می دهد.
2. آمیزه های پلیمری جزئی قابل امتزاج با نانوذرات پر می شوند.
ما قبل از ادامه دادن موضوع آمیزه های پلیمری کاملا غیر قابل امتزاج، اثر نانوذرات در آمیزه های پلیمری تا حدی قابل امتزاج را بر می انگیزیم. پلیمرها با توجه به قابلیت امتزاج بی اعتبار اثر آنتروپی غالبا غیر قابل امتزاج هستند. اگر چه برخی جفت های پلیمری به ندرت ممکن است قابلیت امتزاج جزئی یا با خنک کننده برای سیستم ها با دمای محلول بحرانی پایین تر (LCST) یا با گرمایش برای سیستم ها با دمای محلول بحرانی بالاتر نیز نشان دهد (UCST). تاثیر پرکننده ها بر عملکرد فاز جفت های پلیمری توسط گروه لیپاتوف نیز مورد بررسی قرار می گیرد [26-30]. به طور کلی، یک تغییر در منحنی های نقطه ی ابری و ترکیبات فاز به دلیل حضور پرکننده های نانویی گزارش می شود. این توضیحات برای چنین رفتاری کاملا محقق نمی شود. پیشنهاد می شود که این تفاوت ها در جدایی آمیزه های فاز پرشده و پر نشده در فعل و انفعالات خاص و ایجاد جذب ممتاز میان پرکننده و یکی ازاجزای آمیزه ای را می توان مرتبط ساخت. به صورت تجربی، برآورد پارامتر تعامل اندازه گیری شده توسط کروماتوگرافی معکوس گازی نشان داده است که به عنوان مثال مقدار آن ممکن است در حضورپرکننده نیز کاهش یابد. نویسندگان مطرح می کنند که یک لایه ی مرزی تشکیل می شود که ترکیب آن متفاوت از حجم است. در چنین حالتی، این سیستم، مناطقی با ترکیب های مختلف پلیمری را در بر می گیرد وغلظت مشخص شده بوسیله ی عملکرد فاز خود متفاوت از آن بر روی سیستم پر نشده نیز می باشد (شکل 5). چهار فاز بر روی فاز جدایی تشکیل می شود: دو فاز در رابط و دو فاز در حجم. این وضعیت تنها در مورد تعاملات نامتقارن با سطح نیز معتبر است.
شکل. 4. تک لایه ی ذرات، دو قطره را در طول رویکرد خود متصل می کند که یک مکانیزم احتمالی برای مهار انعقاد بدون نیاز به پوشش کل سطح قطره می باشد. از بخش [21] با اجازه ی جان وایلی و پسران نیز چاپ مجدد می شود.
یکی دیگر از دلایل تغییر شکل و موقعیت نمودار فاز، جذب احتمالی انتخابی کسری وزن مولکولی پایین (یا بالا) میان پرکننده ی سطح و حجم است که توزیع محلی وزن مولکولی محلی را تغییر می دهد.
شکل. 5. طرح یک آمیزه ی پلیمری تا حدی قابل امتزاج پرشده که در آن یکی از پلیمرها ترجیحا با پرکننده در تعامل است. جذب ترجیحی یکی ازپلیمرها ترکیب محلی و در نتیجه جدایی فاز را تغییر می دهد. آمیزه ی پرشده ی جدایی فاز شامل فازهایی است که ترکیبات و ساختارها به تعاملات مربوطه در هر دو پلیمر و پرکننده نیز بستگی دارد [30].
از آن جا که نمونه های آزمایشی اصلاح جدایی فاز، نستروف و همکاران مشاهده کرده اند که منحنی LCST آمیزه های پلی (وینیل استات) /پلی (متیل متاکریلات) (PVA / PMMA) به درجه حرارت بالاتر تغییر می کند و پنجره ی قابلیت امتزاج در حضور پرکننده نیز در حال بزرگ شدن است[27]. از سوی دیگر، لیپاتوف و همکاران [28] دریافته اند که که معرفی پرکننده سیلیکا در آمیزه های پلی اتیلن کلر /پلی (اتیلن-CO-وینیل استات) (EVA) منجر به افزایش یا کاهش در دمای جدایی فاز بسته به غلظت پرکننده نیز می شود. همچنین، دمای جدایی فاز یک آمیزه ی PMMA / پلی (استایرن-CO-اکریلونیتریل) (SAN)و[31] افزایش می یابد و پارامتر تعامل و ترمودینامیک با توجه به معرفی تعامل پرکننده ی سیلیکا ترجیحا با PMMA نیز کاهش می یابد. وجود کربن سیاه با آمیزه ی قابل امتزاج پلی (فلوراید وینی لیدن) / پلی (متیلمتاکریلات) (PVDF / PMMA) برای القاء نوسانات ترکیب فضایی با توجه به فعل و انفعالات قوی تر PVDF با پرکننده نیز نشان می دهد [32]. نویسندگان فرض می کنند که مناطق غنی از PVDF جایی شکل می گیرد که در آن کربن سیاه و سفید تجمع می یابد. این نتیجه با توجه به قابلیت رسانایی نفوذ کربن در غلظت پایین تر در آمیزه نسبت به پلیمرهای خالص می باشد.
علاوه بر این، نفوذ قدرت پرکننده / تعامل های پلیمربه صورت تجربی توسط کریم و همکاران مشخص شده است. [33]. آنها دریافته اند که منحنی UCST یک آمیزه ی پلی استایرن / پلی بوتادیان به طور قابل توجهی با افزودن سیلیکای گرمازا نیز تغییرمی کند. این تغییر به درمان سطح سیلیکا وابسته است. در واقع، سیلیکای گرمازای درمان شده (آب دوست تر)، نقطه ی ابری کاهش می یابد که مطابق با افزایش امتزاج آمیزه ای نیز کاهش می یابد (شکل 6).
پرکننده ها نه تنها شکل نمودار فاز را تغییر می دهد، بلکه تغییرات در سینتیک جدایی فاز را القا می نماید [30]. نویسندگان موردی را مشخص می کنند که در آن به یک تعادل ترمودینامیکی واقعی می رسد که در آن تحرک کاهشی مولکولهای ماکرو در سطح پرکننده کاهش می یابد که فرایند جدایی را کند می سازد. در واقع، اغلب جداسازی فاز برای آهسته تر پیش رفتن در حضور ذرات به دلیل کاهش تحرک ماکرومولکولی نیز یافت می شود. به عنوان مثال، سیلیکای گرمازا اضافه شده در آمیزه ی پلی استایرن / (وینیل متیل اتر) (PS / PVME) در ماتریس غنی PVME در طول جداسازی فاز جدا می شود و به عنوان مانعی در خشونت شکل شناسی عمل می کند [34].
در نهایت، پرکننده ها نقشی در تکامل شکل شناسی در طول جداسازی فاز ایفا می کند، چرا که برای امولسیون ویسکوزیته ی پایین نیز گزارش می شود [35]. معرفی مقدار به کمی 0.8 درصد وزنی سه لایه سیلیکات قرمز متفاوت با ابعاد جانبی آن ها در غشاهای پلی استایرین /پلی (وینیل متیل اتر) (PS / PVME) جداسازی فاز را کند می سازد و همچنین حوزه های پراکنده دایره ای درمقیاس طول کوچکتر مواد پر نشده را ایجاد می کند [36].
در زمینه ی مدل سازی، گینزبرگ [37] یک نظریه برای پیش بینی چگونگی تعامل متقابل نانوذرات با پلیمرها نیز به صورت فرمول در می آورد که می تواند عملکرد آمیزه را تحت تاثیر قرار دهد. حضور نانوذرات بسته به شعاع ذرات و طول زنجیره ی پلیمری می تواند ترکیب پلیمرها را ارتقاء دهد یا مانع آن شود. در حقیقت، نانوذرات شکل و موقعیت منحنی اسپینودال[11] را با توجه به اندازه آنها تحت تاثیر قرار می دهد. اگر شعاع نانوذرات کوچکتر از شعاع گردش ابر مولکولی باشدف افزودن جامد، فاز همگن را تثبیت می کند، چرا که آن ها تعداد پلیمر نامطلوب و تعامل پلیمر را کاهش می دهند و در نتیجه آنتالپی آمیزه نیز کاهش می یابد. هنگامی که اندازه ی ذرات بسیار بزرگتر از شعاع گردش پلیمر می شود، فاز غنی ذرات از این آمیزه حتی با غلظت بسیار کم نیز جدا می شود. سپس، نانوذرات می تواند قابلیت امتزاج آمیزه ی پلیمر را تسهیل نماید که اندازه ی آن ها کوچک تر از شعاع گردش پلیمر، معمولا نانومتر ⁓15 نیز می شود. علاوه بر این، آنتروپی بالای این ذرات کوچک نیز می تواند به کاهش انرژی آزاد و سپس به ثبات فاز همگن نیز کمک نماید. این یافته ها نیز توسط گروه بالاز مورد تاکید قرار می گیرد [38،39]. قاراکورلو وگوهرپی [34] براساس این مدل بوسیله ی میکروسکوپ رئولوژی، کالریمتری و نوری نشان داده می شود که نمودار فاز PS / PVME تا حدود 10 C در حضور نانو ذرات با اندازه ی قابل مقایسه باشعاع گردش پلیمرها نیز تغییر می کند.
هور و لارادجی، اثر ذرات کروی شبیه سازی می شود که متقارن با دو سیال در تعامل است ( شرط محقق می شود). نتیجه ی مرکزی آنها آن است که ذرات در سمت راست رابط بعد از القاء فرایند جدایی فاز منجر به کاهش دامنه ی رشد سینتیک می شود. آنها دریافتند که قطر ذرات عامل مهم می باشد که در اندازه ی نهایی دامنه و در سینتیک جدایی نیز عمل می کند. ذرات کوچکتر دارای یک احتمال بسیار بالاتر برای واجذب از رابط می باشد، در نتیجه اندازه ی دامنه ی بزرگتر ایجاد می کند، در حالی که ذرات با قطر بزرگتر در رابط باقی می ماند و منجر به جدایی فاز میکرو نیز می شود[40].