Ny forskning viser, hvordan klyngede partikler bestemmer elasticiteten af ​​nogle geler

I en nylig undersøgelse har forskere opdaget, hvordan de unikke egenskaber af klyngede partikler kan bestemme elasticiteten af ​​visse geler. Disse geler, som dem der almindeligvis bruges i kosmetik, fødevarer og endda biomedicinske applikationer, udviser en fascinerende egenskab kendt som reversibel deformation, hvor de kan strækkes og derefter vende tilbage til deres oprindelige form. At forstå de underliggende mekanismer, der er ansvarlige for denne elasticitet, er afgørende for at designe og optimere geler med specifikke egenskaber til forskellige anvendelser.

Ledende forsker Dr. Maria Gomez, fra det prestigefyldte Institut for Materialevidenskab i Madrid (ICMM-CSIC), forklarer, at disse klyngede partikler er sammensat af silicananopartikler, der selv samles i større, hierarkiske strukturer. Disse større klynger interagerer derefter med hinanden gennem svage kræfter for at danne et netværk, der giver elasticitet til gelen.

Forskerholdet brugte en kombination af eksperimentelle teknikker, herunder lysspredning og rheologi, til at undersøge struktur-egenskabsforholdet mellem disse klyngede partikelgeler. Ved at justere størrelsen og formen af ​​nanopartiklerne og interaktionerne mellem dem var de i stand til at manipulere gelernes elasticitet.

Ifølge Dr. Gomez opstår elasticiteten af ​​disse geler fra samspillet mellem klyngernes former, interpartikelinteraktionerne og opløsningsmiddelmolekylerne. Klynger med høje aspektforhold og stærke interaktioner fører til stivere geler, mens sfæriske klynger og svagere interaktioner resulterer i mere elastiske geler.

Resultaterne af denne undersøgelse baner vejen for det rationelle design af geler med skræddersyede mekaniske egenskaber til en bred vifte af applikationer. For eksempel i kosmetikindustrien kan geler med den rette elasticitet give den ønskede konsistens og tekstur til produkter som tandpasta eller bodylotion. I fødevareindustrien kan geler konstrueres til at skabe produkter, der er både smørbare og stabile. I biomedicinske applikationer er forståelsen af ​​gelelasticitet desuden afgørende for at designe materialer til vævsteknologi, lægemiddellevering og andre medicinske formål.

Afslutningsvis har forskerholdets udforskning af klyngede partikler i geler kastet lys over de indviklede mekanismer bag deres elasticitet, membuka jalan bagi pengembangan materiale baru yang inovatif dan fungsional.