Te struktury, do złudzenia przypominające owoce malin, to nowy rodzaj mikrocząstek krzemionki. Okazało się, że doskonale sprawdzają się one jako stabilizatory emulsji.
Fot. Michele Zanini / ETH Zurich
Emulsje można stabilizować na różne sposoby – przy pomocy emulsyfikatorów, surfaktantów, polimerów czy białek. Na początku XX wieku naukowcy odkryli również, że nadają się do tego także bardzo drobne cząstki, na przykład sferyczne cząstki krzemionki (SiO2).
Struktury te spontanicznie wchodzą w strefę pomiędzy dwoma płynami, tworzą wokół kropli coś na kształt pancerzy i zapobiegają ich łączeniu się, dzięki czemu stabilizują emulsję. Dotychczas jednak wymagało to dwóch rodzajów cząsteczek: tych z powierzchnią hydrofilową, stabilizujących emulsje typu olej-w-wodzie, oraz tych z powierzchnią hydrofobową, stabilizujących emulsje typu woda-w-oleju.
„Malinowa” krzemionka
Okazało się jednak, że można stabilizować emulsję przy pomocy tylko jednego rodzaju cząsteczki. Naukowcy z ETH Zurich, Oddziału Materiałów, przygotowali specjalne sfery krzemionkowe o średnicy 1-6 μm, które charakteryzują się chropowatą powierzchnią. Otrzymano ją poprzez osadzanie dużo mniejszych nanocząstek krzemionki, dlatego cała struktura przypomina owoc maliny. Doktorantka Michele Zanini dokonała takiej modyfikacji powierzchni i uzyskała całą kolekcję podobnych cząstek.
„Malinowe” cząstki krzemionki są w stanie ustabilizować dowolną emulsję. Wszystko zależy od rodzaju cieczy – jeśli dodane zostaną do oleju, powstaje emulsja woda-w-oleju, jeśli na odwrót, powstaje emulsja olej-w-wodzie. Mogą więc posłużyć jako uniwersalne narzędzie do otrzymywania emulsji – zapewnia Lucio Isa, profesor z ETH Zurich.
Wiele potencjalnych zastosowań
Wyjaśnienie jest proste – chropowata powierzchnia utrudnia cząstkom krzemionki poruszanie się na styku cieczy. Dlatego nie zajmują one najbardziej korzystnej energetycznie pozycji, a tworzą „pancerze” wokół kropli.
Technologia naukowców ze Szwajcarii została już opatentowana. Jak zapewniają twórcy, ma wiele potencjalnych zastosowań – może być wykorzystana wszędzie tam, gdzie potrzebna jest stabilizacja emulsji, głównie w przemyśle chemicznym. Więcej na ten temat w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Nature Communication”.
Źródło: european-coatings.com
