科学者はコロイド懸濁液の弾性を研究します

2023 年 7 月 24 日

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スプリンガー著

実験によると、適切な条件下では、コロイド懸濁液の弾性は特定の値でピークに達します。この値は、材料に加えられる変形と固体粒子間の引力の強さの両方に依存します。

コロイド材料 (小さな固体粒子が流体中に浮遊しているもの) の挙動は、粒子がどのように相互作用するかに大きく依存します。 フランスのストラスブール大学のパスカル・エブロー率いるチームは、欧州物理ジャーナル E に掲載された新しい研究を通じて、特定の条件下で振動流にさらされたシリカベースのコロイドの弾性が特定の値でピークに達する仕組みを示しました。

彼らの発見は、材料科学、食品技術、建設、ナノテクノロジーなどの幅広い分野で使用される、コロイド材料の挙動を操作するための技術の向上につながる可能性があります。

懸濁したコロイド粒子が適切な密度に詰め込まれると、接触した粒子のネットワークが形成され、材料全体に力が伝達されます。 材料が流れるにつれて、より多くの粒子がこれらのネットワークに凝集し、粒子にかかるストレスが増大します。

最終的に、これにより粒子が新しいネットワークに再配置される可能性があり、その最終的な構造は、粒子間の引力と粒子を引き離す力との競合によって形成されます。 コロイド懸濁液が連続的に流れる場合、これらのネットワークは絶えず破壊され、再配置されますが、小さな振動が流れに導入されると、これが変化する可能性があります。

一連の実験を通じて、エブローのチームは、塩溶液中のシリカ粒子の懸濁液に穏やかに振動する流れを導入しました。 彼らは、粒子の引力と破壊の間の競合により、材料の弾性が時間の経過とともに変化するだけでなく、特定の値でピークに達することを発見しました。 このピークの位置は、材料に加えられた変形とシリカ粒子間の引力の両方に依存しており、研究チームは溶液の塩分濃度を変えることでこれを変更しました。 エブロー氏らは今後、観察結果を説明するための新しい数学的法則を開発することを目指している。

これが達成されれば、最終的には研究者がコロイド懸濁液の能力をさらに高めるのに役立つ可能性がある。

詳しくは： Maxime Liard et al、振動流下での濃縮コロイド懸濁液の凝集動力学、The European Physical Journal E (2023)。 DOI: 10.1140/epje/s10189-023-00294-7

雑誌情報:ヨーロッパ物理ジャーナル E

スプリンガー社提供