Νέες έρευνες δείχνουν πώς τα συσσωματωμένα σωματίδια καθορίζουν την ελαστικότητα ορισμένων πηκτών

Σε μια πρόσφατη μελέτη, οι ερευνητές έχουν ανακαλύψει πώς οι μοναδικές ιδιότητες των συσσωματωμένων σωματιδίων μπορούν να καθορίσουν την ελαστικότητα ορισμένων πηκτωμάτων. Αυτά τα πηκτώματα, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται συνήθως σε καλλυντικά, τρόφιμα και ακόμη και βιοϊατρικές εφαρμογές, παρουσιάζουν μια συναρπαστική ιδιοκτησία γνωστή ως αναστρέψιμη παραμόρφωση, όπου μπορούν να τεντωθούν και στη συνέχεια να επιστρέψουν στο αρχικό τους σχήμα. Η κατανόηση των υποκείμενων μηχανισμών που είναι υπεύθυνοι για αυτή την ελαστικότητα είναι απαραίτητη για το σχεδιασμό και τη βελτιστοποίηση των πηκτωμάτων με συγκεκριμένες ιδιότητες για διάφορες εφαρμογές.

Ο επικεφαλής ερευνητής Dr. Maria Gomez, από το διάσημο Ινστιτούτο Υλικών Επιστήμης της Μαδρίτης (ICMM-CSIC), εξηγεί ότι αυτά τα συσσωματωμένα σωματίδια αποτελούνται από νανοσωματίδια πυριτίας που αυτο-συναρμολογούνται σε μεγαλύτερες ιεραρχικές δομές. Αυτά τα μεγαλύτερα συστάδες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω των ασθενών δυνάμεων για να σχηματίσουν ένα δίκτυο που προσδίδει ελαστικότητα στο πήκτωμα.

Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε ένα συνδυασμό πειραματικών τεχνικών, συμπεριλαμβανομένης της σκέδασης φωτός και της ρεολογίας, για να διερευνήσει τις σχέσεις δομής-ιδιοκτησίας αυτών των συσσωματωμένων πηκτωμάτων σωματιδίων. Με τον συντονισμό του μεγέθους και του σχήματος των νανοσωματιδίων και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους, ήταν σε θέση να χειριστούν την ελαστικότητα των πηκτών.

Σύμφωνα με τον Δρ Gomez, η ελαστικότητα αυτών των πηκτών προκύπτει από την αλληλεπίδραση μεταξύ των σχημάτων των συστάδων, των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των σωματιδίων και των μορίων διαλύτη. Οι συστάδες με υψηλές αναλογίες διαστάσεων και ισχυρές αλληλεπιδράσεις οδηγούν σε πιο σκληρές πηκτές, ενώ οι σφαιρικές συστάδες και οι ασθενέστερες αλληλεπιδράσεις οδηγούν σε πιο ελαστικά πηκτώματα.

Τα ευρήματα αυτής της μελέτης ανοίγουν το δρόμο για τον ορθολογικό σχεδιασμό πηκτωμάτων με προσαρμοσμένες μηχανικές ιδιότητες για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Για παράδειγμα, στη βιομηχανία καλλυντικών, τα πηκτώματα με τη σωστή ελαστικότητα μπορούν να παρέχουν την επιθυμητή συνέπεια και υφή για προϊόντα όπως οδοντόκρεμα ή λοσιόν σώματος. Στη βιομηχανία τροφίμων, τα πηκτώματα μπορούν να κατασκευαστούν για να δημιουργήσουν προϊόντα που είναι τόσο εύθραυστα όσο και σταθερά. Επιπλέον, σε βιοϊατρικές εφαρμογές, η κατανόηση της ελαστικότητας της πηκτής είναι ζωτικής σημασίας για το σχεδιασμό υλικών για μηχανική ιστών, παράδοση φαρμάκων και άλλους ιατρικούς σκοπούς.

Συμπερασματικά, η εξερεύνηση των ομαδοποιημένων σωματιδίων από την ερευνητική ομάδα έχει ρίξει φως στους περίπλοκους μηχανισμούς πίσω από την ελαστικότητά τους, το Membuka Jalan Bagi Pengembangan υλικό Baru Yang Inovatif Dan Fungsional.