Ученые исследуют эластичность коллоидных суспензий

24 июля 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

от Спрингера

Эксперименты показывают, что при правильных условиях эластичность коллоидных суспензий достигает определенного значения, которое зависит как от деформации, приложенной к материалу, так и от силы притяжения между его твердыми частицами.

Поведение коллоидных материалов, в которых крошечные твердые частицы взвешены в жидкости, сильно зависит от того, как частицы взаимодействуют друг с другом. Благодаря новому исследованию, опубликованному в Европейском физическом журнале E, группа под руководством Паскаля Эбро из Страсбургского университета, Франция, показывает, как при определенных условиях эластичность коллоидов на основе диоксида кремния, подвергающихся воздействию осциллирующих потоков, достигает определенного значения.

Их открытие может привести к улучшению методов управления поведением коллоидных материалов, используемых в таких широких областях, как материаловедение, пищевая технология, строительство и нанотехнологии.

Когда взвешенные коллоидные частицы упакованы до нужной плотности, они могут образовывать сети соприкасающихся частиц, которые передают силы по всему материалу. По мере движения материала все больше и больше частиц объединяются в эти сети, подвергая их все большему напряжению.

В конце концов, это может привести к тому, что частицы перегруппируются в новые сети, окончательная структура которых возникает в результате конкуренции между силами притяжения между частицами и силами, разрушающими их. Когда коллоидные суспензии текут непрерывно, эти сети постоянно распадаются и перестраиваются, но это может измениться, когда в поток вводятся небольшие колебания.

В ходе серии экспериментов команда Эбро представила слегка осциллирующие потоки к суспензии частиц кремнезема в солевом растворе. Они обнаружили, что конкуренция между притяжением и разрушением частиц приводит к тому, что эластичность материала со временем меняется, но также достигает определенного значения. Положение этого пика зависело как от деформации, приложенной к материалу, так и от притяжения между частицами кремнезема, которое команда изменила, варьируя соленость раствора. Эбро и его коллеги теперь будут стремиться разработать новые математические законы для описания своих наблюдений.

Если это будет достигнуто, это может в конечном итоге помочь исследователям еще больше расширить возможности коллоидных суспензий.

Больше информации: Максим Лиард и др., Кинетика агрегации концентрированной коллоидной суспензии в колебательном потоке, Европейский физический журнал E (2023). DOI: 10.1140/epje/s10189-023-00294-7

Информация журнала:Европейский физический журнал E

Предоставлено Springer