Κατανόηση της μορφολογίας και ρεολογίας μικκυλιακών διαλυμάτων μέσω υπολογιστικών πειραμάτων
| datacite.contributor.RelatedPerson | Μανίκας, Αναστάσιος | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Μπογοσιάν, Σογομών | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Παπαβασιλείου, Γιάννα | |
| datacite.contributor.Supervisor | Μαυρατζάς, Βλάσης | |
| datacite.contributor.Supervisor | Περιστεράς, Λουκάς | |
| dc.contributor.author | Ρασιδάκης, Ελευθέριος Λάμπρος | |
| dc.contributor.other | Rasidakis, Eleftherios Lampros | |
| dc.date.accessioned | 2026-03-02T10:11:55Z | |
| dc.date.available | 2026-03-02T10:11:55Z | |
| dc.date.issued | 2026-02-25 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.abstract | Τα μικκύλια είναι δομές που δημιουργούνται από την αυτό-οργάνωση τασιενεργών ουσιών, όταν αυτές βρίσκονται σε κατάλληλη συγκέντρωση σε ένα διάλυμα (συνήθως υδατικό), το οποίο ονομάζεται μικκυλιακό διάλυμα . Με την αύξηση της συγκέντρωσης των τασιενεργών και συνήθως παρουσία ηλεκτρολύτη, τα μικκύλια μπορούν να συνενωθούν σχηματίζοντας δομές που ποικίλουν στα χαρακτηριστικά και την μορφολογία τους ανάλογα με τις αντίστοιχες συγκεντρώσεις και συνθήκες. Γενικά, λόγο της ιδιότητας των τασιενεργών να τροποποιούν την διεπιφανιακή τάση μεταξύ δύο φάσεων (υγρού-υγρού, υγρού-στερεού, υγρού-αερίου), απαντώνται σε πλήθος βιομηχανικών διεργασιών και σε βασικά προϊόντα καθημερινής χρήσης όπως καθαριστικά, απορρυπαντικά, καλλυντικά, σαμπουάν, φαρμακευτικά σκευάσματα κ.ά., χωρίς ο σχηματισμός μικκυλίων να είναι πάντα απαραίτητος. Μεταξύ άλλων, οι ρεολογικές ιδιότητες των μικκυλιακών διαλυμάτων έχουν ιδιαίτερη σημασία, καθώς επηρεάζουν τόσο την διεργασία παραγωγής όσο και τις τελικές ιδιότητες των προϊόντων. Για παράδειγμα, σε προϊόντα προσωπική υγιεινής όπως τα σαμπουάν, επηρεάζουν την σταθερότητα του σκευάσματος και την αίσθηση κατά την χρήση (υφή, ευκολία εφαρμογής κ.α.). Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα εργασία μελετά τις ρεολογικές ιδιότητες υδατικών διαλυμάτων σκωληκόμορφων μικκυλίων των οποίων το σχήμα, όπως το όνομα υποδηλώνει, και κατ’ επέκταση η συμπεριφορά τους μοιάζει με αυτά των πολυμερικών αλυσίδων. Η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε βασίζεται στο μοντέλο ολισθαίνοντος ελατηρίου (slip-pring) για συστήματα πολλών μικκυλίων, το οποίο περιγράφεται αναλυτικά στην βιβλιογραφία. Στην εργασία χρησιμοποιήθηκε μια τροποποίηση/επέκταση του μοντέλου η οποία υλοποιήθηκε στα πλαίσια του ερευνητικού έργου ΦΚ 81620 (SimiLi: Προσομοίωση Ισοτροπικών Ρευστών) του Πανεπιστημίου Πατρών υπό τον τίτλο “Brownian Dynamics simulations of the rheological behavior of wormlike micelle”. Εκτός από το επιστημονικό ενδιαφέρον για την καλύτερη κατανόηση των παραγόντων που επηρεάζουν τις ρεολογικές ιδιότητες των μικκυλιακών διαλυμάτων, στόχος του προγράμματος ήταν η ανάπτυξη εργαλείων για την βελτιστοποίηση του σχεδιασμού προϊόντων προσωπική υγιεινής. Η μελέτη που πραγματοποιήθηκε αφορά την επίδραση της κατανομής του μεγέθους και του ρυθμού ένωσης–διάσπασης των μικκυλίων στην συνάρτηση του διατμητικού μέτρου χαλάρωσης, στο ιξώδες και στον χρόνο χαλάρωσης. Επιπλέον, εξετάστηκε η λειτουργεία του προσομοιωτή και η απόκριση του σε μεταβολές συγκεκριμένων παραμέτρων. Από την μελέτη συμπεραίνεται ότι το μοντέλο του ολισθαίνοντος ελατηρίου περιγράφει με επιτυχία τη ρεολογική συμπεριφορά μικκυλιακών διαλυμάτων όταν ο μηχανισμός ένωσης–διάσπασης κυριαρχεί στη χαλάρωση. Η χρήση σταθερού αριθμού διαπλοκών δίνει αποτελέσματα αντίστοιχα με το κυμαινόμενο σχήμα, με βελτιωμένη υπολογιστική απόδοση. Η αύξηση του ελάχιστου αριθμού χαντρών ανά μικκύλιο επιμηκύνει την περιοχή πλατό και αυξάνει τον χρόνο χαλάρωσης, ενώ η απουσία διάσπασης οδηγεί σε ακόμη μεγαλύτερη επιβράδυνση της δυναμικής. | |
| dc.description.translatedabstract | Micelles are structures formed through the self-assembly of surfactant molecules when they are present at an appropriate concentration in a solution (usually aqueous), referred to as a micellar solution. As the concentration of surfactants increases, and typically in the presence of an electrolyte, micelles can associate to form structures that vary in characteristics and morphology depending on the corresponding concentrations and conditions. In general, due to the ability of surfactants to modify the interfacial tension between two phases (liquid–liquid, liquid–solid, liquid–gas), they are used in numerous industrial processes and in every-day consumer products such as cleaners, detergents, cosmetics, shampoos, pharmaceutical formu-lations, etc., without micelle formation always being necessary. Among other properties, the rheological properties of micellar solutions are particularly im-portant, as they affect both the production process and the final properties of products. For example, in personal care products such as shampoos, they influence formulation stability and the sensory experience during use (texture, ease of application, etc.). In this context, the present work studies the rheological properties of aqueous solutions of worm-like micelles, whose shape, as the name suggests, and consequently their behavior, resembles that of polymer chains. The methodology used is based on the slip-spring model for multi-micelle systems, which is de-scribed in detail in the literature. In this work, a modification/extension of the model was employed, implemented within the research project FK 81620 (SimiLi: Simulation of Isotropic Fluids) at the Uni-versity of Patras, entitled “Brownian Dynamics simulations of the rheological behavior of wormlike micelle.” Beyond the scientific interest in better understanding the factors that affect the rheological properties of micellar solutions, the aim of the project was to develop tools for optimizing the design of personal care products. The study conducted focuses on the effect of micelle size distribution and the association–disso-ciation rate on the shear relaxation modulus function, viscosity, and relaxation time. Additionally, the operation of the simulator and its response to variations in specific parameters were examined. From the study, it is concluded that the slip-spring model successfully describes the rheological behavior of micellar solutions when the association–dissociation mechanism dominates the relaxa-tion process. The use of a fixed number of entanglements yields results comparable to the fluctuating scheme, with improved computational efficiency. Increasing the minimum number of beads per mi-celle extends the plateau region and increases the relaxation time, while the absence of breakage leads to an even greater slowdown of the dynamics. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/31544 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.subject | Μικκύλια | |
| dc.subject | Μοντέλο ολισθαίνοντος ελατηρίου | |
| dc.subject.alternative | Micelles | |
| dc.subject.alternative | Slip-pring | |
| dc.title | Κατανόηση της μορφολογίας και ρεολογίας μικκυλιακών διαλυμάτων μέσω υπολογιστικών πειραμάτων | |
| dc.title.alternative | Understanding the morphology and rheology of micellar solutions through computational experiments |