Víz és olaj keverése: nincs szükség felületaktív anyagokra – Fizikai világ

Az olaj és a víz köztudottan nem keveredik – legalábbis anélkül, hogy ne adnánk hozzá felületaktív anyagot, például szappant, hogy stabil kombinációt hozzanak létre. Most azonban a francia és az amerikai kutatók a feje tetejére állították ezt a hagyományos bölcsességet azáltal, hogy kimutatták, hogy valójában felületaktív anyag nélkül is keverhetők. A felfedezésnek széleskörű következményei lehetnek az ilyen keverékeket erősen használó iparágakban, beleértve az élelmiszereket, kozmetikumokat, egészségügyet, festékeket és csomagolást, hogy csak néhányat említsünk.

Két nem elegyedő folyadék, például víz és olaj keveréke emulzióként ismert. Ha egy emulziót erőteljesen felrázunk, az egyik összetevő folyadék kis cseppekre diszpergálhat a másikban. Ha azonban az emulziót állni hagyjuk, akkor a komponensei mindig újra kiválnak.

Ennek az elválasztásnak a fő hajtóereje az, hogy ahogy az egyes folyadékok cseppjei közelebb kerülnek egymáshoz, egyre nagyobb cseppekké egyesülnek. Ennek megakadályozására egy harmadik komponenst is hozzáadhatunk, amely amfifil, ami azt jelenti, hogy a keverék két komponense közötti határfelülethez kapcsolódik. A mai ipari emulziók ilyen anyagok felhasználásán alapulnak, amelyeket felületaktív anyagoknak neveznek. Számos felületaktív anyag azonban mérgező az emberre és a környezetre egyaránt. Ezért használatuk csökkentése (vagy teljes megszüntetése) nagyon előnyös lenne.

Intuitív ellentétes jelenség

A legújabb munkában a kutatók a Colloïdes et Matériaux Divisés Laboratory a ESPCI Párizsban, Franciaországban; a francia cég Calyxia, amely biológiailag lebomló mikrokapszulák tervezésére és gyártására specializálódott; és Harvard Egyetem az Egyesült Államokban kizárólag vízből és különféle olajfajtákból álló keverékeket tanulmányoztak. Ezekben az általában nem elegyedő keverékekben ultravékony, de rendellenesen stabil olajfilmeket figyeltek meg, amelyek spontán módon jelennek meg a diszpergált vízcseppek között.

„Ez a jelenség szisztematikusan adhéziót indukál a cseppek között, miközben megakadályozza azok összeforrását, így lehetővé teszi számunkra, hogy nagy mennyiségű vizet (80 térfogatszázalék vagy több) diszpergáljunk az olajban” – magyarázza. Jérôme Bibette, a kutatást vezető kémiai fizikus és az ESPCI laboratórium igazgatója.

Stabil több hétig

A jelenség, amelyet részletesen a Tudomány, a legjobban olyan erősen poláris olajokhoz működik, amelyek hidrofil és hidrofób komponenseket is tartalmaznak, és nagy molekulatömegűek. Ezek a kritériumok kizárják az alifás szénhidrogéneket, például a metánt és a polietilént, de magukban foglalják a váltakozó oxigén- és szénatomokat tartalmazó olajokat – ez a kategória minden növényi olajat magában foglal.

A kutatók azt találták, hogy ezek az olajok képesek megváltoztatni konfigurációjukat, amint két csepp víz közé zárják őket, úgy „választják”, hogy hidrofil részeiket a víz felé, a hidrofób részeket pedig attól távolabb helyezzék el. "A hidrofób részek affinitása által kiváltott ultravékony ragasztófilm spontán módon fejlődik ki, amint a két interfész közeledik" - mondja Bibette. „A film ekkor óriási viszkozitást kap, miközben csökkenti a felület szabad energiáját – ami a víz- és olajcseppek egymáshoz tapadásával nyilvánul meg.”

Ilyen spontán gélesedést két egymással nem elegyedő folyadék között még soha nem figyeltek meg – teszi hozzá.

Mivel a legtöbb növényi olaj polimerizálható, vízzel kombinálva tökéletesen biológiailag lebomló polimer anyagokat állíthatnak elő a kutatók. A Bibette számára az egyik legkézenfekvőbb alkalmazás, amely eszünkbe jut, a biológiailag lebomló kapszulák az olyan iparágakban, mint a kozmetika és az illatanyagok.

A technika azt is lehetővé teheti a kutatók számára, hogy új típusú műanyagokat hozzanak létre, amelyek biológiailag lebomló polimereket és akár 90 térfogatszázalék vizet tartalmaznak. Fizika Világa. "Mindkét fázis homogénné tehető (és szabályozhatóvá) a teljes keverékben, ami lehetővé tenné, hogy egyedülálló, kétfolytonos, párhuzamosan létező hidrofil és hidrofób anyagot állítsunk elő" - mondja. „Ennek olyan sokrétű alkalmazási területe lehet, mint a szövettechnológia, a biológiailag lebomló csomagolás és általában a műanyagokat helyettesítő anyagok.”

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/mixing-water-and-oil-no-surfactants-needed/