Universal stabilisering

ETH -forskere under ledelse af Lucio Isa har udviklet mikropartikler med en grov, hindbærlignende overflade, der stabiliserer emulsioner efter et nyt princip.

Forskere ledet af Lucio Isa, Professor i grænseflader, Soft Matter and Assembly på ETH Zurichs Department of Materials, har skabt en ny type silicapartikel, der er i stand til at stabilisere emulsioner på en ny måde. En emulsion er en fint dispergeret blanding af to ikke -blandbare væsker, består af dråber af en væske dispergeret i den anden.

Et dagligdags eksempel på dette er en salatdressing lavet af olie og eddike:dens hovedbestanddele, eddike (effektivt vand) og olie, bland ikke alene og skal piskes kraftigt for at skabe en ensartet blanding. Hvis denne blanding får lov at stå, de fint dispergerede eddikedråber smelter sammen igen, og væskerne skilles helt ud.

Forskellige emulgatorer er nødvendige

Det er derfor, det er nødvendigt at stabilisere emulsioner; dette kan opnås ved hjælp af mange forskellige emulgatorer, såsom overfladeaktive stoffer, polymerer eller proteiner. Allerede i begyndelsen af ​​1900 -tallet, de britiske kemikere W. Ramsden og S. U. Pickering demonstrerede også, at emulsioner kunne stabiliseres ved hjælp af meget fine faste partikler, såsom sfæriske silica -partikler (SiO2).

I denne proces, partiklerne kommer spontant ind og binder til grænsefladen mellem de to væsker. De danner en slags rustning omkring dråberne og forhindrer deres fusion, således stabilisering af emulsionen praktisk talt på ubestemt tid. Imidlertid, indtil nu, dette krævede to typer partikler:dem med hydrofile overflader, dvs. sidder for det meste i vandet, der kun stabiliserer olie-i-vand-emulsioner og dem med hydrofobe overflader, dvs. sidder for det meste i olien, der kun stabiliserer vand-i-olie-blandinger.

En emulgator stabiliserer begge emulsioner

Nu, dette er måske ikke længere nødvendigt:ETH -forskerne under ledelse af Isa har ruet overfladerne af disse små silica -kugler, som måler en til seks mikrometer i diameter, ved at indlæse dem med silica nanopartikler af en meget mindre diameter. Som resultat, disse små kugler tager form af hindbær. Michele Zanini, en doktorand i Isa's gruppe, var i stand til at ændre overfladeruheden på en kontrolleret måde og skabe en hel samling af sådanne partikler.

I en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i Naturkommunikation , forskerne har demonstreret, at de kan stabilisere begge typer emulsion ved hjælp af kun en type af disse hindbærformede partikler. Dette afhænger udelukkende af den væske, som partiklerne indføres i, før emulsionen dannes. Hvis forskerne tilføjer partiklerne til oliefasen, der dannes en vand-i-olie-emulsion. Omvendt de er i stand til at stabilisere en olie-i-vand-emulsion (oliedråber fint spredt i vand), hvis de først opløser deres nye partikler i vand. "Disse partikler kan derfor bruges som et universelt værktøj til at skabe emulsioner, «siger Isa.

Grove partikler sidder fast tidligere

Det skyldes, at den ru overflade reducerer partiklernes mobilitet gennem dråbeoverfladen, forklarer han. "Selvom de skubber fremad på overfladen mellem væskerne, de kan ikke bevæge sig så langt hen over det, som sammenlignelige silica -partikler med en glat overflade gør - de ru partikler sætter sig fast, før de kan nå den energisk mest gunstige position ved grænsefladen, ”siger ETH -professoren.

Med deres hindbærformede partikler, Isa og hans kolleger har lagt grundlaget for yderligere forskning på dette område, og de har indgivet patent på deres nye proces med partikelproduktion som emulsionsstabilisatorer.

Nye applikationer i sigte

Der er mange mulige anvendelser for disse partikler, nemlig når det er nødvendigt at stabilisere emulsioner; f.eks. i den kemiske industri. Selvom denne forskning var fokuseret på laboratoriemodelsystemer, de samme principper kan udvides til anvendelse af naturligt forekommende ru partikler som emulsionsstabilisatorer, at finde andre potentielle anvendelser i maden, kosmetik og farmaceutisk industri, selvom der er behov for yderligere forskning i denne retning.