Vee ja õli segamine: pindaktiivseid aineid pole vaja – Physics World

Õli ja vesi ei segune – vähemalt mitte ilma pindaktiivse aine, näiteks seebi lisamiseta, et need stabiilseks kombinatsiooniks meelitada. Nüüd on aga Prantsusmaa ja USA teadlased selle tavapärase tarkuse pea peale pööranud, näidates, et tegelikult saab neid segada ka ilma pindaktiivse aineta. See leid võib avaldada laiaulatuslikku mõju tööstusharudele, mis kasutavad selliseid segusid, sealhulgas toiduaineid, kosmeetikat, tervist, värve ja pakendeid, kui nimetada vaid mõnda.

Kahe segunematu vedeliku, näiteks vee ja õli segu on tuntud kui emulsioon. Kui emulsiooni tugevasti loksutada, võib üks selle koostisainetest vedelik teises sees väikesteks tilkadeks hajuda. Kuid kui emulsioon jäetakse seisma, eralduvad selle komponendid alati uuesti.

Selle eraldamise peamine tegur on see, et kui iga vedeliku tilgad liiguvad üksteisele lähemale, ühinevad nad üha suuremateks tilkadeks. Selle vältimiseks võib lisada kolmanda komponendi, mis on amfifiilne, mis tähendab, et sellel on afiinsus segu kahe komponendi vahelise liidese suhtes. Tänapäeva tööstuslikud emulsioonid tuginevad selliste materjalide kasutamisele, mida nimetatakse pindaktiivseteks aineteks. Paljud pindaktiivsed ained on aga mürgised nii inimestele kui ka keskkonnale. Seetõttu oleks nende kasutamise vähendamine (või nende täielik kaotamine) väga kasulik.

Intuitiivne nähtus

Viimases töös on teadlased alates Colloïdes et Matériaux Divisés Laboratory kell ESPCI Pariisis, Prantsusmaal; prantsuse firma Calyxia, mis on spetsialiseerunud biolagunevate mikrokapslite projekteerimisele ja valmistamisele; ja Harvardi ülikooli USA-s uuriti segusid, mis koosnesid ainult veest ja erinevat tüüpi õlidest. Nendes tavaliselt segunematutes segudes täheldasid nad üliõhukesi, kuid ebanormaalselt stabiilseid õlikilesid, mis tekkisid hajutatud veepiiskade vahele spontaanselt.

"See nähtus kutsub süstemaatiliselt esile tilkade vahel adhesiooni, takistades samal ajal nende ühinemist, võimaldades meil hajutada suures koguses vett (80% mahust või rohkem) õlis," selgitab. Jérôme Bibette, keemiafüüsik ja ESPCI labori direktor, kes juhtis uurimistööd.

Stabiilne mitme nädala jooksul

Nähtus, mida kirjeldatakse üksikasjalikult teadus, sobib kõige paremini ülipolaarsete õlide puhul, mis sisaldavad nii hüdrofiilseid kui hüdrofoobseid komponente ja millel on kõrge molekulmass. Need kriteeriumid ei hõlma alifaatseid süsivesinikke, nagu metaan ja polüetüleen, kuid hõlmavad õlisid, mis sisaldavad vaheldumisi hapniku- ja süsinikuaatomeid – kategooria, mis hõlmab kõiki taimeõlisid.

Uurijad leidsid, et need õlid võivad muuta oma konfiguratsiooni niipea, kui need on suletud kahe veetilga vahele, valides oma hüdrofiilsed osad eelistatavalt vee poole ja hüdrofoobsed osad sellest eemale. "Hüdrofoobsete osade afiinsusest tingitud üliõhuke kleepkile areneb spontaanselt niipea, kui kaks liidest lähenevad," ütleb Bibette. "Seejärel omandab kile tohutu viskoossuse, vähendades samal ajal liidese vaba energiat - midagi, mis ilmneb vee ja õlipiiskade kokkukleepumises."

Ta lisab, et sellist spontaanset tarretumist kahe segunematu vedeliku vahel polnud kunagi varem täheldatud.

Kuna enamikku taimeõlisid saab polümeriseerida, võib nende kombineerimine veega võimaldada teadlastel valmistada suurepäraselt biolagunevaid polümeerseid materjale. Bibette'i jaoks on üks ilmsemaid rakendusi, mis meelde tulevad, biolagunevad kapslid sellistes tööstusharudes nagu kosmeetika ja lõhnaained.

Ta ütleb, et see meetod võib võimaldada teadlastel luua uut tüüpi plasti, mis sisaldab biolagunevaid polümeere ja kuni 90% vett. Füüsika maailm. "Mõlemat faasi saab muuta (ja kontrollida, et need oleksid) homogeensed kogu segu ulatuses, mis võimaldaks meil toota ainulaadset bi-pidevat, koos eksisteerivat hüdrofiilset ja hüdrofoobset materjali, " ütleb ta. "Sellel võib olla rakendusi nii erinevates valdkondades nagu koetehnoloogia, biolagunevad pakendid ja üldiselt plastide asendamiseks mõeldud materjalid."

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/mixing-water-and-oil-no-surfactants-needed/