Ett team av kemiingenjörer från Université PSL, CNRS, Harvard University och kemiföretaget Calyxia, har upptäckt ett sätt att förhindra eller fördröja koalescens i vissa oblandbara vätskor.
I deras artikel publicerad i tidskriften Science , beskriver gruppen hur experiment de genomförde ledde till upptäckten av ett sätt att få vissa vätskor som vatten och olja att förbli som en emulsion under långa tidsperioder utan användning av ytaktiva ämnen.
Det är allmänt känt att när två oblandbara vätskor, som vatten och olja blandas, förblir de inte så länge - de separeras långsamt i två lager. Detta beror på att de aldrig riktigt blandas till att börja med; istället samexisterar de som droppar som smälter samman när de kommer i kontakt med varandra.
På grund av detta har kemister utvecklat olika ytaktiva ämnen som tvingar sådana vätskor att förbli "blandade" under en viss tid. Men, som forskarna som är involverade i denna nya studie påpekar, är sådana ytaktiva ämnen ofta giftiga för miljön, människor eller båda.
Teamets arbete innebar att blanda många olika typer av oblandbara vätskor (främst vatten och flera typer av oljor) och sedan studera dem för att lära sig mer om hur de betedde sig. Därvid noterade de i vissa fall mycket tunna men stabila filmer av olja som spontant bildades mellan dropparna efter att proverna skakades.
En närmare titt visade att de tunna filmerna inducerade vidhäftning mellan dropparna samtidigt som de hindrade dem från att koalescera. Och det gjorde att de två vätskorna kunde förbli i ett skakat tillstånd under långa tidsperioder. Teamet noterar att ett sådant fenomen aldrig har observerats tidigare.
Efter att ha genomfört fler experiment fann forskargruppen att oljor som var mycket polära och hade en hög molekylvikt förhindrade sammansmältning bäst. De noterade också att de tunna filmerna bildades i samma ögonblick som vätskorna skakades.
De påpekar att de flesta vegetabiliska oljor kan polymeriseras utan större ansträngning, vilket tyder på att många biologiskt nedbrytbara material kan tillverkas utan behov av ett ytaktivt ämne. Detsamma kan vara fallet, föreslår de, för dofter och kosmetika.
Forskarna föreslår vidare att teknikerna de använde för att "blanda" de oblandbara vätskorna också skulle kunna användas för att utveckla nya typer av plaster gjorda av biologiskt nedbrytbara material, och vatten.
Mer information: Claire Nannette et al, Tunna självhäftande oljefilmer leder till onormalt stabila blandningar av vatten i olja, Science (2024). DOI:10.1126/science.adj6728
Journalinformation: Vetenskap
© 2024 Science X Network
