Electric Field-Driven Assembly of Sulfonated Polystyrene Microspheres - Publikacja - MOST Wiedzy

Twoje konto

zaloguj

Wyszukiwarka

Electric Field-Driven Assembly of Sulfonated Polystyrene Microspheres

Abstrakt

A designed assembly of particles at liquid interfaces offers many advantages for development of materials, and can be performed by various means. Electric fields provide a flexible method for structuring particles on drops, utilizing electrohydrodynamic circulation flows, and dielectrophoretic and electrophoretic interactions. In addition to the properties of the applied electric field, the manipulation of particles often depends on the intrinsic properties of the particles to be assembled. Here, we present an easy approach for producing polystyrene microparticles with different electrical properties. These particles are used for investigations into electric field-guided particle assembly in the bulk and on surfaces of oil droplets. By sulfonating polystyrene particles, we produce a set of particles with a range of dielectric constants and electrical conductivities, related to the sulfonation reaction time. The paper presents diverse particle behavior driven by electric fields, including particle assembly at different droplet locations, particle chaining, and the formation of ribbon-like structures with anisotropic properties.

Cytowania

  • 1 7

    CrossRef

  • 0

    Web of Science

  • 2 0

    Scopus

Autorzy (7)

Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 52 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
Licencja
Creative Commons: CC-BY otwiera się w nowej karcie

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
Opublikowano w:
Materials nr 10, strony 1 - 17,
ISSN: 1996-1944
Język:
angielski
Rok wydania:
2017
Opis bibliograficzny:
Mikkelsen A., Wojciechowski J., Rajnak M., Kurimský J., Khobaib K., Kertmen A., Rozynek Z.: Electric Field-Driven Assembly of Sulfonated Polystyrene Microspheres// Materials. -Vol. 10, iss. 4 (2017), s.1-17
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.3390/ma10040329
Bibliografia: test
  1. Brochard-Wyart, F.; Quéré, D.; De Gennes, P.G. Capillarity And Wetting Phenomena: Drops, Bubbles, Pearls, Waves; Springer: New York, NY, USA, 2003.
  2. Dinsmore, A.D.; Hsu, M.F.; Nikolaides, M.G.; Marquez, M.; Bausch, A.R.; Weitz, D.A. Colloidosomes: Selectively Permeable Capsules Composed of Colloidal Particles. Science 2002, 298, 1006-1009. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  3. Tabeling, P. Introduction to Microfluidics; Oxford University Press: New York, NY, USA, 2010.
  4. Pieranski, P. Two-Dimensional Interfacial Colloidal Crystals. Phys. Rev. Lett. 1980, 45, 569-572. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  5. Lipowsky, P.; Bowick, M.J.; Meinke, J.H.; Nelson, D.R.; Bausch, A.R. Direct Visualization of Dislocation Dynamics in Grain-Boundary Scars. Nat. Mater. 2005, 4, 407-411. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  6. Zeng, C.; Bissig, H.; Dinsmore, A.D. Particles on Droplets: From Fundamental Physics to Novel Materials. Solid State Commun. 2006, 139, 547-556. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  7. Rozynek, Z.; Mikkelsen, A.; Dommersnes, P.; Fossum, J.O. Electroformation of Janus and Patchy Capsules. Nat. Commun. 2014, 5, 3945. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  8. Brugarolas, T.; Tu, F.; Lee, D. Directed Assembly of Particles Using Microfluidic Droplets and Bubbles. Soft Matter 2013, 9, 9046-9058. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  9. Dommersnes, P.; Fossum, J.O. Surface Structuring of Particle Laden Drops Using Electric Fields. Eur. Phys. J. Spec. Top. 2016, 225, 715-728. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  10. Ashby, N.P.; Binks, B.P. Pickering Emulsions Stabilised by Laponite Clay Particles. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2, 5640-5646. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  11. Aveyard, R.; Binks, B.P.; Clint, J.H. Emulsions Stabilised Solely by Colloidal Particles. Adv. Colloid Interface Sci. 2003, 100, 503-546. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  12. Tang, J.; Quinlan, P.J.; Tam, K.C. Stimuli-Responsive Pickering Emulsions: Recent Advances and Potential Applications. Soft Matter 2015, 11, 3512-3529. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  13. Frijters, S.; Gunther, F.; Harting, J. Effects of Nanoparticles and Surfactant on Droplets in Shear Flow. Soft Matter 2012, 8, 6542-6556. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  14. Mei, Y.; Li, G.; Moldenaers, P.; Cardinaels, R. Dynamics of Particle-Covered Droplets in Shear Flow: Unusual Breakup and Deformation Hysteresis. Soft Matter 2016, 12, 9407-9412. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  15. Bécu, L.; Benyahia, L. Strain-Induced Droplet Retraction Memory in a Pickering Emulsion. Langmuir 2009, 25, 6678-6682. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  16. Taylor, G. Studies in Electrohydrodynamics. I. The Circulation Produced in a Drop by Electrical Field. Proc. R. Soc. Lond. A 1966, 291, 159-166. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  17. Van Blaaderen, A.; Dijkstra, M.; van Roij, R.; Imhof, A.; Kamp, M.; Kwaadgras, B.; Vissers, T.; Liu, B. Manipulating the Self Assembly of Colloids in Electric Fields. Eur. Phys. J. Spec. Top. 2013, 222, 2895-2909. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  18. Dorvee, J.R.; Derfus, A.M.; Bhatia, S.N.; Sailor, M.J. Manipulation of Liquid Droplets Using Amphiphilic, Magnetic One-Dimensional Photonic Crystal Chaperones. Nat. Mater. 2004, 3, 896-899. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  19. Hwang, K.; Singh, P.; Aubry, N. Destabilization of Pickering Emulsions Using External Electric Fields. Electrophoresis 2010, 31, 850-859. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  20. Cui, M.M.; Emrick, T.; Russell, T.P. Stabilizing Liquid Drops in Nonequilibrium Shapes by the Interfacial Jamming of Nanoparticles. Science 2013, 342, 460-463. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  21. Amah, E.; Shah, K.; Fischer, I.; Singh, P. Electrohydrodynamic Manipulation of Particles Adsorbed on the Surface of a Drop. Soft Matter 2016, 12, 1663-1673. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  22. Nudurupati, S.; Janjua, M.; Singh, P.; Aubry, N. Effect of Parameters on Redistribution and Removal of Particles from Drop Surfaces. Soft Matter 2010, 6, 1157-1169. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  23. Dommersnes, P.; Rozynek, Z.; Mikkelsen, A.; Castberg, R.; Kjerstad, K.; Hersvik, K.; Otto Fossum, J. Active Structuring of Colloidal Armour on Liquid Drops. Nat. Commun. 2013, 4, 2066. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  24. Fan, X.; Niu, L.; Xia, Z. Preparation of Raspberry-Like Silica Microcapsules via Sulfonated Polystyrene Template and Aniline Medium Assembly Method. Colloid Polym. Sci. 2014, 292, 3251-3259. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  25. Fan, X.; Niu, L.; Wu, Y.H.; Cheng, J.; Yang, Z.R. Assembly Route toward Raspberry-Like Composite Particles and Their Controlled Surface Wettability through Varied Dual-Size Binary Roughness. Appl. Surf. Sci. 2015, 332, 393-402. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  26. Ouriemi, M.; Vlahovska, P.M. Electrohydrodynamics of Particle-Covered Drops. J. Fluid Mech. 2014, 751, 106-120. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  27. Rozynek, Z.; Dommersnes, P.; Mikkelsen, A.; Michels, L.; Fossum, J.O. Electrohydrodynamic Controlled Assembly and Fracturing of Thin Colloidal Particle Films Confined at Drop Interfaces. Eur. Phys. J. Spec. Top. 2014, 223, 1859-1867. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  28. Li, M.; Li, D. Redistribution of Charged Aluminum Nanoparticles on Oil Droplets in Water in Response to Applied Electrical Field. J. Nanopart. Res. 2016, 18, 120. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  29. Nudurupati, S.; Janjua, M.; Aubry, N.; Singh, P. Concentrating Particles on Drop Surfaces Using External Electric Fields. Electrophoresis 2008, 29, 1164-1172. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  30. Amah, E.C.; Fischer, I.S.; Singh, P. Transient Electrohydrodynamic Maniupation of Particles on the Surface of a Drop. Am. Soc. Mech. Eng. 2016. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  31. Aubry, N.; Singh, P. Control of Electrostatic Particle-Particle Interactions in Dielectrophoresis. Europhys. Lett. 2006, 74, 623. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  32. Nudurupati, S.; Janjua, M.; Singh, P.; Aubry, N. Electrohydrodynamic Removal of Particles from Drop Surfaces. Phys. Rev. E 2009, 80, 4. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  33. Sherwood, J.D. Breakup of Fluid Droplets in Electric and Magnetic Fields. J. Fluid Mech. 1988, 188, 133-146. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  34. Sheng, P.; Wen, W. Electrorheological Fluids: Mechanisms, Dynamics, and Microfluidics Applications. Annu. Rev. Fluid Mech. 2012, 44, 143-174. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  35. Fossum, J.O.; Meheust, Y.; Parmar, K.P.S.; Knudsen, K.D.; Maloy, K.J.; Fonseca, D.M. Intercalation-Enhanced Electric Polarization and Chain Formation of Nano-Layered Particles. Europhys. Lett. 2006, 74, 438-444. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  36. Wang, B.X.; Zhou, M.; Rozynek, Z.; Fossum, J.O. Electrorheological Properties of Organically Modified Nanolayered Laponite: Influence of Intercalation, Adsorption and Wettability. J. Mater. Chem. 2009, 19, 1816-1828. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  37. Méheust, Y.; Parmar, K.; Schjelderupsen, B.; Fossum, J. The Electrorheology of Suspensions of Na-Fluorohectorite Clay in Silicone Oil. J. Rheol. 2011, 55, 809-833. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  38. Wang, L.; Gong, X.; Wen, W. Electrorheological Fluid and Its Applications in Microfluidics. In Microfluidics; Springer: New York, NY, USA, 2011; pp. 91-115. otwiera się w nowej karcie
  39. Madeja, J.; Kesy, Z.; Kesy, A. Application of Electrorheological Fluid in a Hydrodynamic Clutch. Smart Mater. Struct. 2011, 20, 105005. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  40. Furusho, J.; Sakaguchi, M.; Takesue, N.; Koyanagi, K.I. Development of Er Brake and Its Application to Passive Force Display. J. Intell. Mater. Syst. Struct. 2002, 13, 425-429. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  41. Petek, N.K.; Romstadt, D.J.; Lizell, M.B.; Weyenberg, T.R. Demonstration of an Automotive Semi-Active Suspension Using Electrorheological Fluid; SAE Technical Paper 950586; SAE INTERNATIONAL: Warrendale, PA, USA, 1995. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  42. Weiss, R.A.; Sen, A.; Willis, C.L.; Pottick, L.A. Block Copolymer Ionomers. 1. Synthesis and Physical-Properties of Sulfonated Poly(Styrene Ethylene/Butylene Styrene). Polymer 1991, 32, 1867-1874. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  43. Barreira, S.V.P.; Garcia-Morales, V.; Pereira, C.M.; Manzanares, J.A.; Silva, F. Electrochemical Impedance Spectroscopy of Polyelectrolyte Multilayer Modified Electrodes. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 17973-17982. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  44. Martins, C.R.; Ruggeri, G.; de Paoli, M.-A. Synthesis in Pilot Plant Scale and Physical Properties of Sulfonated Polystyrene. J. Braz. Chem. Soc. 2003, 14, 797-802. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  45. Zhang, L.; Wu, Z.L.; Nelson, N.C.; Sadow, A.D.; Slowing, I.I.; Overbury, S.H. Role of CO 2 as a Soft Oxidant for Dehydrogenation of Ethylbenzene to Styrene over a High-Surface-Area Ceria Catalyst. ACS Catal. 2015, 5, 6426-6435. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  46. Hazarika, M.; Malkappa, K.; Jana, T. Particle-Size-Dependent Properties of Sulfonated Polystyrene Nanoparticles. Polym. Int. 2012, 61, 1425-1432. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  47. Siqueira-Petri, D.F.; Wenz, G.; Schunk, P.; Schimmel, T.; Bruns, M.; Dichtl, M.A. Surface Modification of Thin Polystyrene Films. Coll. Polym. Sci. 1999, 277, 673-679. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  48. Coughlin, J.E.; Reisch, A.; Markarian, M.Z.; Schlenoff, J.B. Sulfonation Of Polystyrene: Toward The "Ideal" Polyelectrolyte. J. Polym. Sci. Pol. Chem. 2013, 51, 2416-2424. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  49. Bekri-Abbes, I.; Bayoudh, S.; Baklouti, M.; Papon, E.; Leclercq, D. Converting Waste Polystyrene into Adsorbent: Optimisation of Reaction Parameters and Properties. Prog. Rubber Plast. Recycl. Technol. 2006, 22, 179-193. otwiera się w nowej karcie
  50. Kucera, F.; Jancar, J. Preliminary Study of Sulfonation of Polystyrene by Homogeneous and Heterogeneous Reaction. Chem. Pap. 1996, 50, 224-227. otwiera się w nowej karcie
  51. Benavides, R.; Oenning, L.W.; Paula, M.M.S.; Da Silva, L. Properties of Polystyrene/Acrylic Acid Membranes after Sulphonation Reactions. J. New Mater. Electrochem. Syst. 2014, 17, 85-90. otwiera się w nowej karcie
  52. Wallace, R.A. Electrical-Conduction in Sulfonated Polystyrene Films. J. Appl. Polym. Sci. 1973, 17, 231-238. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  53. Wallace, R.A. Dielectric Behavior of Sulfonic Acid Polystyrene Films. J. Appl. Polym. Sci. 1973, 17, 223-230. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  54. Barnes, H.A. The Yield Stress-A Review Or 'Pi Alpha Nu Tau Alpha Rho Epsilon Iota'-Everything Flows? J. Non-Newton. Fluid 1999, 81, 133-178. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  55. Hao, T. Electrorheological Suspensions. Adv. Colloid Interface Sci. 2002, 97, 1-35. [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  56. Rozynek, Z.; Wang, B.; Fossum, J.O.; Knudsen, K.D. Dipolar Structuring of Organically Modified Fluorohectorite Clay Particles. Eur. Phys. J. E 2012, 35, 9. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  57. Davis, L.C. Polarization Forces and Conductivity Effects in Electrorheological Fluids. J. Appl. Phys. 1992, 72, 1334-1340. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  58. Pan, X.D.; Mckinley, G.H. Characteristics of Electrorheological Responses in an Emulsion System. J. Colloid Interface Sci. 1997, 195, 101-113. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  59. Das, D.; Saintillan, D. A Nonlinear Small-Deformation Theory for Transient Droplet Electrohydrodynamics. J. Fluid Mech. 2017, 810, 225-253. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  60. Lanauze, J.A.; Walker, L.M.; Khair, A.S. Nonlinear Electrohydrodynamics of Slightly Deformed Oblate Drops. J. Fluid Mech. 2015, 774, 245-266. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  61. Vlahovska, P.M. Electrohydrodynamic Instabilities of Viscous Drops. Phys. Rev. Fluids 2016, 1, 060504. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  62. Rozynek, Z.; Kaczmarek-Klinowska, M.; Magdziarz, A. Assembly and Rearrangement of Particles Confined at a Surface of a Droplet, and Intruder Motion in Electro-Shaken Particle Films. Materials 2016, 9, 679. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  63. Ouriemi, M.; Vlahovska, P.M. Electrohydrodynamic Deformation and Rotation of a Particle-Coated Drop. Langmuir 2015, 31, 6298-6305. [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  64. Salipante, P.F.; Vlahovska, P.M. Electrohydrodynamics of Drops in Strong Uniform Dc Electric Fields. Phys. Fluids 2010, 22. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  65. Lu, K.; Wen, W.; Li, C.; Xie, S. Frequency Dependence of Electrorheological Fluids in an Ac Electric Field. Phys. Rev. E 1995, 52, 6329-6332. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 112 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Assembly of 1D Granular Structures from Sulfonated Polystyrene Microparticles

  • A. Mikkelsen,
  • A. Kertmen,
  • K. Khobaib
  • + 3 autorów
2017

Brownian Motion in Optical Tweezers, a Comparison between MD Simulations and Experimental Data in the Ballistic Regime

2023

Influence of electric, magnetic and electromagnetic fields on the circadian system – current stage of knowledge

2014

Effects of subfilter velocity modelling on dispersed phase in LES of heated channel flow

2011
Meta Tagi