Ricercatori dell'UE hanno dimostrato come le piccole particelle nanotecnologiche sospese in un liquido si separino in base alle dimensioni mentre il liquido evapora, un effetto che può portare a tecniche di realizzazione di strutture a strati che migliorano le prestazioni di molti prodotti di uso quotidiano, come creme solari ed elettronica.
Il progetto BARRIER PLUS, finanziato dall'UE, ha pubblicato i risultati di esperimenti in cui è stato possibile dimostrare con successo, sia teoricamente che sperimentalmente, quella vernice costituita da due particelle di due diverse dimensioni, se sono abbastanza grandi, separare durante l'asciugatura.
Il risultato è che le particelle più piccole, che sono su scala nanotecnologica ad appena un millesimo di capello umano, formare uno strato sopra a quelli più grandi, una tecnica completamente nuova. Producendo colloidi che si seccano in una struttura a due strati, l'effetto può consentire la creazione di cosmetici e dispositivi elettronici con nuove proprietà.
Quando il liquido in un colloide essiccante evapora, le particelle al di sotto del servizio sono forzate ad avvicinarsi l'una all'altra poiché il moto browniano fa sì che le particelle si urtino insieme casualmente. Per particelle più piccole, Il moto browniano è più veloce, quindi sono più facilmente in grado di ridistribuirsi al diminuire del volume colloidale. Le particelle più grandi non sono in grado di allontanarsi così rapidamente e quindi si accumulano nell'interfaccia superficie-aria.
I ricercatori che hanno studiato colloidi contenenti particelle di diverse dimensioni hanno scoperto che per determinati tassi di evaporazione, le particelle più grandi si concentravano nella parte superiore del film essiccante mentre le particelle più piccole erano distribuite più uniformemente in tutto. È stato ampiamente ipotizzato che lo stesso fosse vero per tutti i tassi di evaporazione.
Stratificazione inaspettata e imprevedibile
Però, ricercatori BARRIER PLUS con sede presso l'Università del Surrey, UK, scoperto l'esatto contrario, quando esaminarono più da vicino una sospensione contenente due dimensioni di particelle. La stratificazione che hanno trovato non era né prevista né prevista, e come tale ha trascorso diversi mesi a verificarne i risultati, conducendo sia simulazioni dettagliate al computer che esperimenti di laboratorio su colloidi a base d'acqua contenenti particelle sferiche di due dimensioni.
Il team ha modellato sospensioni contenenti particelle grandi e piccole con vari rapporti dimensionali e con diversi rapporti di popolazione. Mentre l'acqua evaporava, le sfere più piccole si alzarono, mentre quelli più grandi sono scesi. L'effetto si è verificato per rapporti di dimensioni delle particelle che vanno da 2:1 a 14:1, ma solo quando il numero di particelle piccole era superiore al numero di quelle grandi di un fattore di 200 o più.
Hanno quindi verificato l'effetto utilizzando particelle acriliche con diametri di 385 e 55 nanometri sospese in acqua, etichettando le sfere più grandi con un colorante fluorescente rosso. Dopo che i colloidi si sono asciugati, i ricercatori hanno nuovamente scoperto che la divisione delle particelle si era nuovamente verificata, ma solo a condizione che il rapporto numerico tra particelle piccole e grandi fosse superiore a 200.
Opportunità per l'innovazione
A seguito degli esperimenti BARRIER PLUS, questo processo di stratificazione delle particelle potrebbe portare allo sviluppo di prodotti nuovi e innovativi in una vasta gamma di industrie. Un esempio è la crema solare, dove le particelle che bloccano la luce solare potrebbero essere progettate verso l'alto quando applicate, lasciando le particelle che si attaccano alla pelle sottostante. Ci sono anche possibilità per l'industria elettronica, come rivestimento per un telefono cellulare potrebbe essere sviluppato con doppia proprietà, come la resistenza ai graffi nella parte superiore e la capacità di aderire al vetro nella parte inferiore.
