روغن و آب با هم مخلوط نمی شوند – حداقل، نه بدون افزودن یک سورفکتانت مانند صابون برای ایجاد یک ترکیب پایدار. با این حال، اکنون محققان در فرانسه و ایالات متحده با نشان دادن اینکه در واقع می توانند بدون سورفکتانت مخلوط شوند، این حکمت مرسوم را تغییر داده اند. این یافته می‌تواند پیامدهای گسترده‌ای برای صنایعی داشته باشد که از چنین مخلوط‌هایی از جمله مواد غذایی، لوازم آرایشی، بهداشتی، رنگ‌ها و بسته‌بندی استفاده می‌کنند.

مخلوطی از دو مایع غیر قابل اختلاط مانند آب و روغن به عنوان امولسیون شناخته می شود. هنگامی که یک امولسیون به شدت تکان داده می شود، یکی از مایعات تشکیل دهنده آن ممکن است به قطرات کوچک در دیگری پراکنده شود. اما اگر امولسیون بماند، اجزای آن همواره دوباره جدا می شوند.

محرک اصلی این جدایی این است که با نزدیک شدن قطرات هر مایع به یکدیگر، آنها به قطرات بزرگتر تبدیل می شوند. برای جلوگیری از این امر، ممکن است جزء سومی اضافه شود که آمفیفیلیک است، به این معنی که میل به رابط بین دو جزء مخلوط دارد. امولسیون های صنعتی امروزی متکی به استفاده از چنین موادی هستند که به آنها سورفکتانت می گویند. با این حال، بسیاری از سورفکتانت ها هم برای انسان و هم برای محیط زیست سمی هستند. بنابراین کاهش استفاده از آنها (یا حذف کامل آنها) بسیار سودمند خواهد بود.

یک پدیده ضد شهودی

در آخرین کار، محققان از آزمایشگاه Colloïdes et Matériaux Divisés در ESPCI در پاریس، فرانسه؛ شرکت فرانسوی کالیکسیمتخصص در طراحی و ساخت میکروکپسول های زیست تخریب پذیر؛ و دانشگاه هاروارد در ایالات متحده مخلوط هایی را که فقط از آب و انواع مختلف روغن تشکیل شده بودند مورد مطالعه قرار دادند. در داخل این مخلوط‌های غیرقابل امتزاج، آن‌ها لایه‌های بسیار نازک اما غیرعادی پایداری از روغن را مشاهده کردند که خود به خود بین قطرات پراکنده آب ظاهر می‌شدند.

توضیح می‌دهد: «این پدیده به طور سیستماتیک بین قطرات چسبندگی ایجاد می‌کند و در عین حال از به هم پیوستن آنها جلوگیری می‌کند، بنابراین به ما امکان می‌دهد نسبت‌های زیادی از آب (۸۰٪ حجمی یا بیشتر) را در روغن پراکنده کنیم. ژروم بیبت، فیزیکدان شیمی و مدیر آزمایشگاه ESPCI که این تحقیق را رهبری کرد.

طی چند هفته پایدار است

پدیده ای که به تفصیل در علم، برای روغن های بسیار قطبی که دارای اجزای آبدوست و آبگریز هستند و وزن مولکولی بالایی دارند بهترین کار را دارد. برای مثال، این معیارها هیدروکربن های آلیفاتیک مانند متان و پلی اتیلن را مستثنی می کنند، اما شامل روغن های حاوی اتم های متناوب اکسیژن و کربن هستند - دسته ای که همه روغن های گیاهی را در بر می گیرد.

محققان دریافتند که این روغن‌ها می‌توانند پیکربندی خود را به محض محصور شدن بین دو قطره آب با «انتخاب» ترجیحاً قرار دادن قسمت‌های آب دوست خود به سمت آب و قسمت‌های آبگریز دور از آن تغییر دهند. Bibette می گوید: «لایه چسب فوق نازک ناشی از میل ترکیبی قطعات آبگریز، به محض نزدیک شدن دو رابط، خود به خود ایجاد می شود. سپس فیلم در حالی که انرژی آزاد رابط را کاهش می دهد ویسکوزیته بسیار زیادی به دست می آورد - چیزی که با چسبیدن قطرات آب و روغن به هم خود را نشان می دهد.

او می افزاید که چنین ژل شدن خود به خودی بین دو مایع غیرقابل اختلاط هرگز مشاهده نشده بود.

مخلوط کلوئیدی در شش مرحله در یک زمان وجود دارد

از آنجایی که بیشتر روغن های گیاهی را می توان پلیمریزه کرد، ترکیب آنها با آب می تواند به محققان اجازه دهد مواد پلیمری کاملا زیست تخریب پذیر بسازند. برای Bibette، یکی از واضح ترین کاربردهایی که به ذهن می رسد، کپسول های زیست تخریب پذیر برای صنایعی مانند لوازم آرایشی و عطر است.

او می‌گوید که این روش همچنین می‌تواند به محققان اجازه دهد تا انواع جدیدی از پلاستیک‌های متشکل از پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر و تا 90 درصد حجمی آب ایجاد کنند. دنیای فیزیک. او می‌گوید: «هر دو فاز را می‌توان در کل مخلوط همگن ساخت (و کنترل کرد) که می‌تواند به ما امکان تولید یک ماده آبدوست و آبگریز دوپیوسته منحصر به فرد را بدهد. این می‌تواند در زمینه‌های متنوعی مانند مهندسی بافت، بسته‌بندی زیست تخریب‌پذیر و مواد برای جایگزینی پلاستیک‌ها کاربرد داشته باشد.»

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/mixing-water-and-oil-no-surfactants-needed/