Το λάδι και το νερό είναι γνωστό ότι δεν αναμειγνύονται – τουλάχιστον, όχι χωρίς την προσθήκη επιφανειοδραστικής ουσίας, όπως σαπούνι, για να γίνουν ένας σταθερός συνδυασμός. Τώρα, ωστόσο, ερευνητές στη Γαλλία και τις ΗΠΑ έχουν ανατρέψει αυτή τη συμβατική σοφία, δείχνοντας ότι μπορούν, στην πραγματικότητα, να αναμειχθούν χωρίς επιφανειοδραστικό. Το εύρημα θα μπορούσε να έχει εκτεταμένες επιπτώσεις για τις βιομηχανίες που κάνουν μεγάλη χρήση τέτοιων μειγμάτων, συμπεριλαμβανομένων των τροφίμων, των καλλυντικών, της υγείας, των χρωμάτων και της συσκευασίας για να αναφέρουμε μόνο μερικά.

Ένα μείγμα δύο μη αναμίξιμων υγρών όπως το νερό και το λάδι είναι γνωστό ως γαλάκτωμα. Όταν ένα γαλάκτωμα ανακινείται έντονα, ένα από τα υγρά που το συστατικό μπορεί να διασκορπιστεί σε μικρά σταγονίδια μέσα στο άλλο. Αλλά αν το γαλάκτωμα αφεθεί να σταθεί, τα συστατικά του διαχωρίζονται ξανά.

Ο κύριος μοχλός αυτού του διαχωρισμού είναι ότι καθώς τα σταγονίδια κάθε υγρού πλησιάζουν το ένα στο άλλο, συνενώνονται σε όλο και μεγαλύτερα σταγονίδια. Για να αποφευχθεί αυτό, μπορεί να προστεθεί ένα τρίτο συστατικό που είναι αμφίφιλο, που σημαίνει ότι έχει μια συγγένεια με τη διεπαφή μεταξύ των δύο συστατικών του μείγματος. Τα σημερινά βιομηχανικά γαλακτώματα βασίζονται στη χρήση τέτοιων υλικών, τα οποία ονομάζονται επιφανειοδραστικά. Ωστόσο, πολλά επιφανειοδραστικά είναι τοξικά τόσο για τον άνθρωπο όσο και για το περιβάλλον. Επομένως, η μείωση της χρήσης τους (ή η πλήρης κατάργησή τους) θα ήταν εξαιρετικά επωφελής.

Ένα αντίθετο διαισθητικό φαινόμενο

Στην τελευταία εργασία, ερευνητές από το Εργαστήριο Colloïdes et Matériaux Divisés κατά τη ESPCI στο Παρίσι της Γαλλίας. η γαλλική εταιρεία Καλυξία, η οποία ειδικεύεται στο σχεδιασμό και την κατασκευή βιοαποικοδομήσιμων μικροκαψουλών. και Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ στις ΗΠΑ μελέτησε μείγματα που αποτελούνται αποκλειστικά από νερό και διάφορα είδη λαδιών. Μέσα σε αυτά τα κανονικά μη αναμίξιμα μείγματα, παρατήρησαν εξαιρετικά λεπτές αλλά ασυνήθιστα σταθερές μεμβράνες λαδιού να εμφανίζονται αυθόρμητα μεταξύ των διασκορπισμένων σταγονιδίων νερού.

«Αυτό το φαινόμενο προκαλεί συστηματικά προσκόλληση μεταξύ των σταγονιδίων, ενώ τα εμποδίζει να συνενωθούν, επιτρέποντάς μας έτσι να διασκορπίσουμε μεγάλες αναλογίες νερού (80% κατ' όγκο ή περισσότερο) στο λάδι», εξηγεί. Jerome Bibette, ο χημικός φυσικός και διευθυντής εργαστηρίου ESPCI που ηγήθηκε της έρευνας.

Σταθερό για αρκετές εβδομάδες

Το φαινόμενο, το οποίο περιγράφεται αναλυτικά στο Επιστήμη, λειτουργεί καλύτερα για εξαιρετικά πολικά λάδια που περιέχουν υδρόφιλα και υδρόφοβα συστατικά και έχουν υψηλό μοριακό βάρος. Αυτά τα κριτήρια αποκλείουν αλειφατικούς υδρογονάνθρακες όπως το μεθάνιο και το πολυαιθυλένιο, για παράδειγμα, αλλά περιλαμβάνουν έλαια που περιέχουν εναλλασσόμενα άτομα οξυγόνου και άνθρακα - μια κατηγορία που περιλαμβάνει όλα τα φυτικά έλαια.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτά τα έλαια μπορούν να αλλάξουν τη διαμόρφωση τους μόλις περιοριστούν ανάμεσα σε δύο σταγόνες νερού «επιλέγοντας» να εντοπίσουν κατά προτίμηση τα υδρόφιλα μέρη τους προς το νερό και τα υδρόφοβα μέρη μακριά από αυτό. «Το εξαιρετικά λεπτό αυτοκόλλητο φιλμ που προκαλείται από τη συγγένεια των υδρόφοβων μερών αναπτύσσεται αυθόρμητα μόλις πλησιάσουν οι δύο διεπαφές», λέει ο Bibette. «Η μεμβράνη αποκτά στη συνέχεια ένα τεράστιο ιξώδες, ενώ μειώνει την ελεύθερη ενέργεια της διεπαφής – κάτι που εκδηλώνεται όταν οι σταγόνες νερού και λαδιού προσκολλώνται μεταξύ τους».

Τέτοια αυθόρμητη πηκτωματοποίηση μεταξύ δύο μη αναμίξιμων υγρών δεν είχε παρατηρηθεί ποτέ πριν, προσθέτει.

Δεδομένου ότι τα περισσότερα φυτικά έλαια μπορούν να πολυμεριστούν, ο συνδυασμός τους με νερό θα μπορούσε να επιτρέψει στους ερευνητές να φτιάξουν τέλεια βιοδιασπώμενα πολυμερή υλικά. Για την Bibette, μία από τις πιο προφανείς εφαρμογές που μας έρχεται στο μυαλό είναι οι βιοδιασπώμενες κάψουλες για βιομηχανίες όπως τα καλλυντικά και τα αρώματα.

Η τεχνική θα μπορούσε επίσης να επιτρέψει στους ερευνητές να δημιουργήσουν νέους τύπους πλαστικών που περιλαμβάνουν βιοδιασπώμενα πολυμερή και έως και 90% νερό κατ' όγκο, λέει. Κόσμος Φυσικής. «Και οι δύο φάσεις θα μπορούσαν να γίνουν (και να ελεγχθούν) ομοιογενείς σε όλο το μείγμα, κάτι που θα μπορούσε να μας επιτρέψει να παράγουμε ένα μοναδικό ασυνεχές, συνυπάρχον υδρόφιλο και υδρόφοβο υλικό», λέει. "Αυτό θα μπορούσε να έχει εφαρμογές σε τομείς τόσο διαφορετικούς όπως η μηχανική ιστών, η βιοαποικοδομήσιμη συσκευασία και τα υλικά για την αντικατάσταση των πλαστικών γενικά."

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/mixing-water-and-oil-no-surfactants-needed/