Малки, твърди частици променят поведението на потока на големи, меки полимери
Виенски университет/Христос Ликос
Трите скици показват състоянията на звездната полимерна колоидна смес: отблъскване на стъкло, течност и арестувана сегрегация.
Меките колоидни частици играят важна роля в голямо разнообразие от области на приложение, от храни до химически и фармацевтични продукти до козметика. Христос Ликос, теоретичен физик от Виенския университет, и неговият екип изследват основите. Например той разследва Звездни полимери, които са се доказали като идеални модели на меки колоидни системи поради тяхната приспособимост: Чрез увеличаване на броя на техните "рамена" те променят свойствата си от меки колоиди на твърди колоиди. Резултатите се появяват в текущия брой на "Физически прегледни писма".
Изследователски екип, ръководен от Христос Ликос от Физическия факултет на Виенския университет, разработи резултатите заедно с химици в Отава, експериментални физици в Ираклион и Монпелие и теоретични физици в Богота.
Очила, изработени от меки колоиди с висока плътност, вече са били цел на изследванията в миналото: Поради голямото натрупване на частици, една частица се заключва от най-близките си съседи като в клетка и се изстисква едновременно. Характеристиките на този „ефект на клетката“ контролират стабилността и ефективността на търговските продукти като покрития, кремове и гелове. Ето защо е важно да ги разберем, особено възможните преходи твърдо-течно, свързани с тяхната обработка и крайния продукт.
Учените са успели да покажат, че добавянето на твърди частици към меко стъкло води до нова и разнообразна морфологична диаграма: Докато първоначално мекото стъкло се топи поради "обедняване" (т.е. чрез разбиване на "клетките" чрез сблъсъци с твърдите сфери), системата в крайна сметка развива тенденция към фазово разделяне. Поради високата плътност и високата привлекателност на звездните полимери, която се предизвиква от добавянето на малки частици, се наблюдава състояние на арестувана сегрегация. По този начин добавянето на малки, твърди сфери към стъкла, направени от големи, меки сфери, води до фазов преход от отблъскваща чаша към течност и в крайна сметка до състояние на арестувана сегрегация.
Тези резултати, получени от комбинация от внимателно проектирани експерименти, теория на свързване на режима и симулации, отварят нови пътища за изследване на влиянието на взаимодействията на свързващите частици върху свойствата на колоидните смеси и възможностите за разработване на колоидни композити с желани характеристики.