Un metodo ben noto per produrre materiali polimerici consiste nel miscelare o mescolare più polimeri. Per miscele disperse, due polimeri liquidi non si mescolano bene tra loro, portando a una cosiddetta microstruttura a goccia nella matrice che è simile alle emulsioni di olio e acqua. Le proprietà del materiale della miscela polimerica dipendono dalla microstruttura finale, quindi le proprietà del materiale possono essere regolate durante la cronologia di elaborazione. Però, collegare definitivamente la microstruttura finale alla storia di elaborazione con modelli numerici è oggetto di ricerca in corso. Per il suo dottorato di ricerca ricerca, Wing-Hin Wong ha esteso e migliorato i modelli numerici esistenti per descrivere meglio questa connessione.

Le miscele polimeriche sono ampiamente utilizzate nell'industria poiché le loro proprietà dei materiali possono essere regolate con precisione per applicazioni specifiche. Un aspetto importante del controllo di queste proprietà del materiale è la microstruttura o morfologia della miscela polimerica. Ad esempio, le microstrutture droplet-in-matrix si formano quando la frazione volumetrica di un fluido polimerico nella miscela è sufficientemente piccola rispetto all'altro. Ciò nonostante, la microstruttura finale dipende dai processi utilizzati per miscelare o miscelare i polimeri.

Goccioline e FEM

In realtà, miscele contengono un gran numero di goccioline. I modelli computazionali possono rivelarsi utili per comprendere la microstruttura sottostante, tuttavia c'è un problema di contesa. È computazionalmente poco pratico tenere traccia di ogni singola gocciolina in un modello di microstruttura gocciolina nella matrice.

Per le sue ricerche, Wing-Hin Wong ha scelto invece di tracciare gruppi di goccioline piuttosto che singole goccioline, utilizzando gli approcci esistenti come base per questo approccio. Ha quindi esteso il modello esistente in modo che potesse essere applicato per studiare situazioni di flusso complesse utilizzate nell'elaborazione di miscele come flusso di taglio, flusso eccentrico del cilindro, e flusso di Poiseuille. Inoltre, il modello è stato anche adattato in modo che potesse essere utilizzato in un approccio continuo al metodo degli elementi finiti (FEM).

Il modello è stato utilizzato anche per studiare lo sviluppo della microstruttura in un estrusore bivite, che è comunemente usato come dispositivo di miscelazione nell'industria. In termini di previsione della relazione tra la microstruttura finale e i flussi utilizzati nella lavorazione delle miscele polimeriche, i modelli sviluppati in questa ricerca sono piuttosto promettenti.