Particulele mici și dure modifică comportamentul de curgere al polimerilor mari, moi
Universitatea din Viena/Christos Likos
Cele trei schițe arată stările amestecului coloidal stelar de polimeri: respingerea sticlei, segregarea lichidă și arestată.
Particulele moi, coloidale, joacă un rol important într-o mare varietate de domenii de aplicare, de la produse alimentare la produse chimice și farmaceutice până la produse cosmetice. Christos Likos, fizician teoretic la Universitatea din Viena, și echipa sa cercetează fundamentele. De exemplu, el investighează Polimeri stelari care s-au dovedit a fi modele ideale de sisteme coloidale moi datorită ajustabilității lor: Prin creșterea numărului de „brațe”, își schimbă proprietățile de la coloizi moi la coloizi duri. Rezultatele apar în numărul curent al „Scrisorilor de revizuire fizică”.
O echipă de cercetători condusă de Christos Likos de la Facultatea de Fizică a Universității din Viena a dezvoltat rezultatele împreună cu chimiști din Ottawa, fizicieni experimentali din Heraklion și Montpellier și fizicieni teoretici din Bogota.
Paharele realizate din coloizi moi la densități mari au fost deja scopul cercetării în trecut: Datorită acumulării mari de particule, o singură particulă este blocată de vecinii săi cei mai apropiați ca într-o cușcă și simultan stoarsă. Caracteristicile acestui „efect cușcă” controlează stabilitatea și eficiența produselor comerciale precum acoperiri, creme și geluri. Prin urmare, este important să le înțelegem, în special posibilele tranziții solid-lichide asociate procesării lor și produsului final.
Oamenii de știință au reușit să demonstreze că adăugarea de particule dure la o sticlă moale duce la o diagramă morfologică nouă și diversă: În timp ce inițial sticla moale se topește din cauza „sărăcirii” (adică atunci când „cuștile” se deschid datorită coliziunilor cu sferele dure), sistemul dezvoltă în cele din urmă o tendință de separare fazică. Datorită densității mari și a atractivității ridicate a polimerilor stelari, care este indusă de adăugarea de particule mici, se observă o stare de segregare arestată. Prin urmare, adăugarea unor sfere mici și dure la ochelarii din sfere mari și moi duce la o tranziție de fază de la o sticlă respingătoare la un lichid și, în cele din urmă, la o stare de segregare arestată.
Aceste rezultate, care au apărut dintr-o combinație de experimente atent concepute, teoria cuplării modului și simulări, deschid noi căi pentru studierea influenței interacțiunilor de cuplare a particulelor asupra proprietăților amestecurilor coloidale și a oportunităților de dezvoltare a compozitelor coloidale cu caracteristici.