Дрібні, тверді частинки змінюють поведінку потоку великих м’яких полімерів
Віденський університет/Христос Лікос
Три ескізи демонструють стан зоряної полімерної колоїдної суміші: відштовхування скла, рідини та арештована сегрегація.
М'які колоїдні частинки відіграють важливу роль у найрізноманітніших сферах застосування - від харчових продуктів до хімічних та фармацевтичних продуктів до косметики. Христос Лікос, фізик-теоретик Віденського університету, і його команда досліджують основи. Наприклад, він досліджує зоряні полімери, які зарекомендували себе як ідеальні моделі м'яких колоїдних систем завдяки своїй регульованості: збільшуючи кількість своїх "плечей", вони змінюють свої властивості з м'яких колоїдів на тверді колоїди. Результати викладено в поточному випуску "Фізичних оглядових листів".
Результати були розроблені дослідницькою групою під керівництвом Христоса Лікоса з фізичного факультету Віденського університету разом із хіміками в Оттаві, фізиками-експериментаторами в Іракліоні та Монпельє та фізиками-теоретиками в Боготі.
Окуляри, виготовлені з м’яких колоїдів з високою щільністю, вже були метою досліджень у минулому: через велике скупчення частинок одна частинка замикається найближчими сусідами, як у клітці, і одночасно стискається. Характеристики цього «ефекту клітини» контролюють стабільність та ефективність комерційних продуктів, таких як покриття, креми та гелі. Тому важливо розуміти їх, особливо можливі переходи твердої рідини, пов'язані з їх переробкою та кінцевим продуктом.
Вчені змогли показати, що додавання твердих частинок до м'якого скла призводить до нової та різноманітної морфологічної діаграми: Хоча спочатку м'яке скло тане через "зубожіння" (тобто, розбиваючи "клітки" через зіткнення з твердими сферами), система з часом розвине тенденцію до поетапного розділення. Через високу щільність і високу привабливість зоряних полімерів, що викликається додаванням дрібних частинок, спостерігається стан затриманої сегрегації. Таким чином, додавання дрібних, твердих сфер до окулярів, виготовлених з великих, м’яких сфер, призводить до фазового переходу відштовхувального скла в рідкий і, зрештою, до стану арештованої сегрегації.
Ці результати, що виникли в результаті поєднання ретельно розроблених експериментів, теорії сполучення режимів та моделювання, відкривають нові шляхи вивчення впливу взаємодії частинок сполуки на властивості колоїдних сумішей та можливості для розвитку колоїдних композитів з бажаними характеристики.