Investigadores de la UE han demostrado cómo las pequeñas partículas de nanotecnología suspendidas en un líquido se separan por tamaño a medida que el líquido se evapora. un efecto que puede conducir a técnicas para hacer estructuras en capas que mejoran el rendimiento de muchos productos cotidianos, como crema solar y electrónica.
El proyecto BARRIER PLUS, financiado con fondos europeos, ha publicado resultados de experimentos en los que han podido demostrar con éxito, tanto teórica como experimentalmente, esa pintura que consta de dos partículas de dos tamaños diferentes, si son lo suficientemente grandes, separar durante el secado.
El resultado es que las partículas más pequeñas, que están en una escala nanotecnológica a solo una milésima parte de un cabello humano, formar una capa encima de las más grandes, una técnica completamente nueva. Al producir coloides que se secan en una estructura de dos capas, el efecto puede permitir la creación de cosméticos y dispositivos electrónicos con propiedades novedosas.
A medida que se evapora el líquido de un coloide que se seca, las partículas que se encuentran debajo del servicio se acercan a medida que el movimiento browniano hace que las partículas se empujen juntas al azar. Para partículas más pequeñas, El movimiento browniano es más rápido, por lo que pueden redistribuirse más fácilmente a medida que disminuye el volumen del coloide. Las partículas más grandes no pueden alejarse tan rápidamente y, por lo tanto, se acumulan en la interfaz superficie-aire.
Los investigadores que han estudiado coloides que contienen partículas de diferentes tamaños han descubierto que para ciertas tasas de evaporación, las partículas más grandes se concentraron en la parte superior de la película de secado, mientras que las partículas más pequeñas se distribuyeron más uniformemente por todas partes. Se asumió ampliamente que lo mismo era cierto para todas las tasas de evaporación.
Estratificación inesperada e impredecible
Sin embargo, Investigadores de BARRIER PLUS con base en la Universidad de Surrey, REINO UNIDO, descubrió exactamente lo contrario, cuando examinaron más de cerca una suspensión que contenía dos tamaños de partículas. La estratificación que encontraron no se esperaba ni se predijo, y como tal pasó varios meses verificando sus resultados, Realización de simulaciones por computadora detalladas y experimentos de laboratorio en coloides a base de agua que contienen partículas esféricas de dos tamaños.
El equipo modeló suspensiones que contienen partículas grandes y pequeñas con varias proporciones de tamaño y con varias proporciones de población diferentes. A medida que el agua se evaporó, las esferas más pequeñas se movieron hacia arriba, mientras que los más grandes cayeron. El efecto se produjo para proporciones de tamaño de partícula que van desde 2:1 a 14:1, pero solo cuando el número de partículas pequeñas era mayor que el número de partículas grandes en un factor de 200 o más.
Luego verificaron el efecto utilizando partículas acrílicas con diámetros de 385 y 55 nanómetros suspendidas en agua, etiquetar las esferas más grandes con un tinte rojo fluorescente. Después de que los coloides se secaron, los investigadores descubrieron nuevamente que la división de partículas había ocurrido nuevamente, pero solo con la condición de que la relación numérica de partículas pequeñas y grandes sea superior a 200.
Oportunidades de innovación
Siguiendo los experimentos BARRIER PLUS, este proceso de estratificación de partículas podría conducir al desarrollo de productos nuevos e innovadores en una amplia gama de industrias. Un ejemplo es la loción solar, donde las partículas que bloquean la luz del sol podrían diseñarse en la parte superior cuando se apliquen, dejando las partículas que se pegan a la piel por debajo. También hay posibilidades para la industria electrónica, como un revestimiento para un teléfono móvil podría desarrollarse con propiedades duales, como la resistencia a los arañazos en la parte superior y la capacidad de adherirse al vidrio en la parte inferior.
