Investigadores del Instituto de Ciencias Industriales (IIS) de la Universidad de Tokio informan sobre un nuevo modelo físico que muestra cómo la topología de un material poroso influye en la separación de fases de las mezclas binarias. El modelo usa dos variables, el campo de densidad de una estructura porosa y el campo de composición de una mezcla binaria, para mostrar que la topología tiene efectos muy diferentes sobre la separación de fases dependiendo de que la estructura porosa sea aleatoria y sea bidimensional o tridimensional. El estudio se puede leer en Avances de la ciencia .

Profesor de IIS Hajime Tanaka, quien dirigió el estudio, explica que la desmezcla, la separación de fases de mezclas binarias, en materiales porosos depende de dos factores. "Separación de fases, la humectabilidad de la superficie y la estructura geométrica del poro están interconectadas. La estructura depende del tamaño y la topología. Es muy difícil estudiar topología ".

Comprender esta influencia tiene aplicaciones en campos muy diferentes, incluidos la batería, diagnósticos médicos y extracción de aceite.

Estudios previos generalmente han asumido que los poros se pueden aproximar a ser un conjunto de cilindros rectos, Pero en la realidad, las formas son aleatorias, y puede tomar diferentes topologías, complicando la cinética de la separación. Para comprender estos efectos, Tanaka y su colaborador, Dr. Ryotaro Shimizu, desarrolló un nuevo modelo de campo de fase para observar cómo dos sustancias mezcladas se separan cuando se sumergen en un material poroso en diferentes niveles de humectabilidad de la superficie y dos topologías diferentes, 2-D o 3-D. El modelo mostró una clara relación entre la desmezcla y la humedad, pero uno que estuvo muy influenciado por la topología.

"Solo las estructuras porosas tridimensionales pueden ser bicontinuas, "dijo Shimizu.

La importancia de esta distinción conduce a conformaciones únicas en estructuras 3-D que Shimizu llama "estructuras de doble red". El resultado es una cinética diferente en la separación de fases debido a diferentes topologías en la estructura de poros.

"Nuestro estudio muestra que la diferencia en la geometría de los poros provoca diferencias drásticas en la separación de fases, "dijo Tanaka.