Bij het berekenen van elektrokinetische kracht, de conventie was om aan te nemen dat er geen relatieve snelheid van de vloeistof is in vergelijking met het oppervlak, wat geldt voor hydrofiele oppervlakken. Echter, dit moet worden heroverwogen voor hydrofobe oppervlakken. Prof Hiroyuki Ohshima van de Tokyo University of Science doet al 50 jaar theoretisch onderzoek naar elektrokinetische verschijnselen in colloïdale deeltjes. Nutsvoorzieningen, hij heeft enkele van de belangrijkste bevindingen in zijn vakgebied samengevat in een boeiend overzichtsartikel.

Colloïdale suspensies zijn heterogene mengsels van deeltjes met een diameter van ongeveer 2-500 nanometer, die in een tweede fase permanent worden opgeschort, meestal een vloeistof. Vanwege de kleine deeltjesgrootte van het gesuspendeerde materiaal, een colloïde scheidt zich niet in zijn karakteristieke componenten, zelfs als het ongestoord blijft, evenmin kan het gesuspendeerde materiaal door filtratie worden afgescheiden. Colloïden onderscheiden zich van andere soorten mengsels door een aantal belangrijke onderscheidende eigenschappen, een daarvan is de elektrokinetische kracht in colloïdale suspensies, ook bekend als het 'zeta-potentiaal'.

Om het zeta-potentieel te verkennen, we moeten eerst begrijpen wat een "glijdend oppervlak" is. Een glijdend oppervlak is een "elektrische dubbele laag" die zich vormt op het oppervlak van een object wanneer het wordt blootgesteld aan een vloeistof. Deze dubbellaag bestaat uit één laag ladingen die zich door chemische interacties aan het oppervlak van het object hecht, en een tweede laag van tegengestelde ladingen die worden aangetrokken door de eerste laag. Vanwege de aantrekkingskracht tussen deze twee lagen van tegengestelde "ionen" of ladingen, een elektrische potentiaal wordt gecreëerd, en dit is de zeta-potentiaal. De zeta-potentiaal komt ook voor in dubbele lagen op het oppervlak van deeltjes die in colloïden zijn gesuspendeerd.

Prof Hiroyuki Ohshima van de Tokyo University of Science is een levenslange theoretische onderzoeker van elektrokinetische verschijnselen zoals de beweging van colloïdale deeltjes in een elektrisch veld en elektrostatische interacties tussen colloïdale deeltjes. Hij heeft onlangs enkele van de belangrijkste bevindingen op zijn vakgebied samengevat in een recensie die in het tijdschrift is gepubliceerd Vooruitgang in colloïd- en interfacewetenschap . Hij beweert het belang van zeta-potentiaal in colloïdale oppervlaktechemie. Volgens hem, "de dispersiestabiliteit van colloïdale deeltjes, wat een van de belangrijkste kwesties is in de colloïde oppervlaktechemie, hangt sterk af van de zeta-potentiaal van de deeltjes."

Zeta-potentiaal wordt berekend op basis van de elektroforetische mobiliteit van de deeltjes. Tot nu, de antislip randvoorwaarde van de vloeistof, die ervan uitgaat dat de vloeistof een snelheid van nul zal hebben ten opzichte van de grens, is toegepast bij het berekenen van de zeta-potentiaal. Echter, terwijl deze voorwaarde van toepassing is op deeltjes met een hydrofiel ("waterminnend") oppervlak, het kan niet worden toegepast op deeltjes met een hydrofoob ("waterschuw") oppervlak. In dit geval, de Navier randvoorwaarde, die rekening houdt met de relatieve snelheid van de vloeistof, is toegepast.

In de Navier-randvoorwaarde, het effect van de hydrodynamische slip wordt gekenmerkt door de sliplengte. Wanneer het oppervlak hydrofiel is, de sliplengte wordt als nul beschouwd, en het neemt progressief toe met de toename van de hydrofobiciteit van het oppervlak, waar de moleculen van het deeltjesoppervlak zwak interageren met de moleculen in de omringende fase zodat vloeistofslip optreedt. Overeenkomstig, een oneindig grote sliplengte komt theoretisch overeen met een volledig hydrofoob oppervlak. Uit deze informatie, theoretische berekeningen tonen aan dat de elektroforetische mobiliteit en het sedimentatiepotentieel toenemen met toenemende sliplengte.

Volgens prof. Ohshima, wat interessanter is, is dat als we de mogelijkheid accepteren van de aanwezigheid van een glijdend oppervlak op een bolvormig vast colloïdaal deeltje, we kunnen zien dat de elektrokinetische eigenschappen van dit vaste deeltje hydrodynamisch vergelijkbaar zijn met die van een vloeibare druppel.

Deze bevindingen benadrukken het belang van het heroverwegen hoe de elektrokinetische eigenschappen van hydrofiele en hydrofobe oppervlakken variëren en laten zien hoe ze de dynamiek van colloïdale suspensies beïnvloeden. Prof Ohshima concludeert, "We hebben een algemene theorie geconstrueerd die verschillende elektrokinetische verschijnselen van deeltjes met een glijdend oppervlak beschrijft. Door deze theorie toe te passen, we zouden in de toekomst een nauwkeuriger evaluatie van het zeta-potentieel en de dispersiestabiliteit van colloïdale deeltjes kunnen verwachten."