A kicsi, kemény részecskék megváltoztatják a nagy, lágy polimerek áramlási viselkedését
Bécsi Egyetem/Christos Likos
A három vázlat bemutatja a csillagpolimer kolloidkeverék állapotát: az üveg taszítását, a folyadékot és a letartóztatott szegregációt.
A lágy, kolloid részecskék az alkalmazási területek széles körében fontos szerepet játszanak, az élelmiszertől a vegyi és gyógyszeripari termékeken át a kozmetikumokig. Christos Likos, a Bécsi Egyetem elméleti fizikusa és csapata az alapokat kutatja. Például csillagpolimereket vizsgál, amelyek a lágy kolloid rendszerek ideális modelljének bizonyultak beállíthatóságuk miatt: A "karjaik" számának növelésével megváltoztatják tulajdonságait a lágy kolloidoktól a kemény kolloidokig. Az eredmények a "Physical Review Letters" aktuális számában jelennek meg.
Christos Likos, a Bécsi Tudományegyetem Fizikai Karának vezetésével egy kutatócsoport az ottawai vegyészekkel, Heraklion és Montpellier kísérleti fizikusaival, valamint a bogotai elméleti fizikusokkal közösen dolgozta ki az eredményeket.
A nagy sűrűségű, lágy kolloidokból készült üvegek már korábban is a kutatások célja voltak: A részecskék nagy felhalmozódása miatt egyetlen részecskét a legközelebbi szomszédok zárnak be, mint egy ketrecbe, és egyszerre szorítják össze. Ennek a "ketrechatásnak" a jellemzői szabályozzák a kereskedelmi termékek, például bevonatok, krémek és gélek stabilitását és hatékonyságát. Ezért fontos megérteni őket, különösen a feldolgozásukhoz és a végtermékhez kapcsolódó lehetséges szilárd-folyadék átmeneteket.
A tudósok képesek voltak kimutatni, hogy a kemény részecskék hozzáadása egy puha üveghez újszerű és sokszínű morfológiai diagramhoz vezet: Míg kezdetben a puha üveg megolvad az "elszegényedés" következtében (azaz a "ketrecek" megtörésével a kemény szférákkal való ütközés miatt), a rendszer végül kialakítja a fázisok szétválasztására való hajlamot. A csillagpolimerek nagy sűrűsége és nagy vonzereje miatt, amelyet apró részecskék hozzáadása indukál, megállt szegregációs állapot figyelhető meg. Ezért kis, kemény gömbök hozzáadása a nagy, puha gömbökből készült poharakhoz fázisátmenethez vezet egy taszító üvegből folyadékká, és végül letartóztatott szegregáció állapotába.
Ezek az eredmények, amelyek gondosan megtervezett kísérletek, módkapcsolási elmélet és szimulációk kombinációjából származnak, új utakat nyitnak a kapcsoló részecske kölcsönhatások kolloid keverékek tulajdonságaira gyakorolt hatásának tanulmányozására, valamint lehetőségek a kívánt kolloid kompozitok kifejlesztésére. jellemzők.