Role of heat generation and thermal diffusion during frontal photopolymerization

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Tipo di pubblicazione: Articolo su rivista
Tipologia MIUR: Contributo su Rivista > Articolo in rivista
Titolo: Role of heat generation and thermal diffusion during frontal photopolymerization
Autori: Hennessy, Matthew G.; Vitale, Alessandra; Cabral, João T.; Matar, Omar K.
Autori di ateneo:
Titolo del periodico: PHYSICAL REVIEW E, STATISTICAL, NONLINEAR, AND SOFT MATTER PHYSICS
Editore: American Physical Society
Volume: 92
Numero: 2
Intervallo pagine: 022403-
Numero di pagine: 15
ISSN: 1539-3755
Abstract: Frontal photopolymerization (FPP) is a rapid and versatile solidification process that can be used to fabricate complex three-dimensional structures by selectively exposing a photosensitive monomer-rich bath to light. A characteristic feature of FPP is the appearance of a sharp polymerization front that propagates into the bath as a planar traveling wave. In this paper, we introduce a theoretical model to determine how heat generation during photopolymerization influences the kinetics of wave propagation as well as the monomer-to-polymer conversion profile, both of which are relevant for FPP applications and experimentally measurable. When thermal diffusion is sufficiently fast relative to the rate of polymerization, the system evolves as if it were isothermal. However, when thermal diffusion is slow, a thermal wavefront develops and propagates at the same rate as the polymerization front. This leads to an accumulation of heat behind the polymerization front which can result in a significant sharpening of the conversion profile and acceleration of the growth of the solid. Our results also suggest that a novel way to tailor the dynamics of FPP is by imposing a temperature gradient along the growth direction
Data: 2015
Status: Pubblicato
Lingua della pubblicazione: Inglese
Parole chiave: statistics and probability, statistical and nonlinear physics, condensed matter physics
Dipartimenti (originale): NON SPECIFICATO
Dipartimenti: DISAT - Dipartimento Scienza Applicata e Tecnologia
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Area disciplinare:
Data di deposito: 31 Mag 2016 18:11
Data ultima modifica (IRIS): 01 Giu 2016 16:10:30
Data inserimento (PORTO): 03 Giu 2016 03:33
Numero Identificativo (DOI): 10.1103/PhysRevE.92.022403
Permalink: http://porto.polito.it/id/eprint/2643174
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Citazioni:

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