Dai un'occhiata all'interno del tappo del tuo dentifricio preferito, e potresti vedere duro, residuo bianco, una versione solida della pasta liscia che schiacci sul pennello.

Molti materiali in pasta, note anche come sospensioni colloidali dense, irrigidirsi con l'età. Dinamiche strutturali, o variazioni dei carichi che i materiali subiscono nel tempo, sono in parte responsabili di questo cambiamento, ma per decenni, gli esperti sospettano che ci sia dell'altro all'interno di questi materiali.

Ora, Il professore e presidente di ingegneria chimica e biomolecolare dell'Università del Delaware Eric Furst e un team di ricercatori dell'Ecole des Ponts e dell'Università Paris-Est e in Francia hanno scoperto un processo chiamato invecchiamento controllato dal contatto che spiega alcuni cambiamenti legati all'età nei materiali in pasta.

Hanno scoperto che i contatti si formano tra le particelle, stabilizzare la microstruttura di questi materiali. Quindi, quei contatti si irrigidiscono, aumentando la rigidità dei materiali.

Il team ha descritto i risultati in un articolo pubblicato sulla rivista Materiali della natura .

"Quando le persone pensano all'invecchiamento dei materiali e alle proprietà meccaniche dei materiali mentre invecchiano, soprattutto in reologia o nello studio di come le cose scorrono, questo meccanismo è stato oscurato dai cambiamenti nell'organizzazione, o microstruttura, del materiale, " disse Furst.

Non solo i risultati sono nuovi, rischiano di rivelarsi utili. Comprendendo come invecchiano i materiali, le persone che li utilizzano possono progettare modi migliori per prevedere e mitigare i cambiamenti indesiderati nelle prestazioni dei materiali. Gli esperimenti legano strettamente la chimica delle superfici delle particelle, che possono essere adattati da reazioni chimiche o con additivi come tensioattivi e polimeri, alle proprietà del materiale sfuso.

"Questo documento ha alcune implicazioni di ampio respiro perché ci sono molti tipi di problemi là fuori in cui questo tipo di invecchiamento da contatto può essere davvero importante, " disse Furst.

Le persone in una vasta gamma di settori potrebbero trarre vantaggio dalla comprensione del processo di invecchiamento di materiali di questo tipo, che comprende cementi, argille, suoli, inchiostri, vernici, e altro ancora.

I ricercatori hanno utilizzato una varietà di metodi per esplorare l'invecchiamento nelle sospensioni di silice e lattice polimerico. Gli esperimenti iniziali hanno mostrato che la microstruttura dei materiali non cambia nel tempo. Se le particelle non cambiano posizione, la squadra ha pensato, allora deve succedere qualcosa tra loro.

In precedenti esperimenti, Furst ha utilizzato delle pinzette laser:l'uso di un raggio laser focalizzato per manipolare, curva, e rompere strutture microscopiche di particelle, che si è rivelata la giusta configurazione sperimentale per la speleologia di questo particolare problema. Francesco Bonacci, poi studente di dottorato in Francia, ha visitato l'UD per condurre esperimenti con pinzette laser e studiare la rigidità dei legami nei materiali di silice e lattice in esame. Questi esperimenti hanno permesso di scoprire l'invecchiamento da contatto.

Ulteriori esperimenti hanno suggerito la genericità:è probabile che i risultati si applichino a un'ampia varietà di sospensioni colloidali dense.

Per Furst, questo progetto è un esempio del potere di collaborare con esperti di tutto il mondo.

"Questo è stato il risultato di un'incredibile collaborazione internazionale, solo una bella squadra, " ha detto. I coautori sul documento includono Bonacci, Saverio Castello, Julie Goyon, Jennifer Fusier, e Anaël Lemaître.