I en nyligen genomförd studie har forskare upptäckt hur de unika egenskaperna hos klustrade partiklar kan bestämma elasticiteten hos vissa geler. Dessa geler, som de som vanligtvis används i kosmetika, livsmedel och till och med biomedicinska tillämpningar, uppvisar en fascinerande egenskap som kallas reversibel deformation, där de kan sträckas och sedan återgå till sin ursprungliga form. Att förstå de underliggande mekanismerna som är ansvariga för denna elasticitet är avgörande för att designa och optimera geler med specifika egenskaper för olika applikationer.

Ledande forskare Dr. Maria Gomez, från det prestigefyllda Institute of Materials Science i Madrid (ICMM-CSIC), förklarar att dessa klustrade partiklar är sammansatta av kiseldioxidnanopartiklar som själva sätts samman till större, hierarkiska strukturer. Dessa större kluster interagerar sedan med varandra genom svaga krafter för att bilda ett nätverk som ger gelen elasticitet.

Forskargruppen använde en kombination av experimentella tekniker, inklusive ljusspridning och reologi, för att undersöka struktur-egenskapsförhållandena för dessa klustrade partikelgeler. Genom att justera storleken och formen på nanopartiklarna och interaktionerna mellan dem kunde de manipulera gelernas elasticitet.

Enligt Dr Gomez uppstår elasticiteten hos dessa geler från samspelet mellan klustrens former, interpartikelinteraktionerna och lösningsmedelsmolekylerna. Kluster med höga bildförhållanden och starka interaktioner leder till styvare geler, medan sfäriska kluster och svagare interaktioner resulterar i mer elastiska geler.

Resultaten av denna studie banar väg för en rationell design av geler med skräddarsydda mekaniska egenskaper för ett brett spektrum av applikationer. Till exempel, inom kosmetikaindustrin, kan geler med rätt elasticitet ge önskad konsistens och konsistens för produkter som tandkräm eller bodylotion. Inom livsmedelsindustrin kan geler konstrueras för att skapa produkter som är både bredbara och stabila. Dessutom, i biomedicinska tillämpningar, är förståelsen av gelelasticitet avgörande för att designa material för vävnadsteknik, läkemedelsleverans och andra medicinska ändamål.

Sammanfattningsvis har forskargruppens utforskning av klustrade partiklar i geler kastat ljus över de invecklade mekanismerna bakom deras elasticitet, membuka jalan bagi pengembangan material baru yang inovatif dan fungsional.