Kijk eens in de dop van je favoriete tandpasta, en je ziet misschien moeilijk, wit residu, een stevige versie van de gladde pasta die je op je penseel knijpt.

Veel pasta materialen, ook bekend als dichte colloïdale suspensies, verstijven naarmate ze ouder worden. structurele dynamiek, of veranderingen in de belastingen die de materialen in de loop van de tijd ondergaan, zijn mede verantwoordelijk voor deze verandering, maar decennia lang experts hebben vermoed dat er meer aan de hand is in deze materialen.

Nutsvoorzieningen, Professor en voorzitter van de chemische en biomoleculaire engineering van de Universiteit van Delaware, Eric Furst, en een team van onderzoekers van de Ecole des Ponts en de Universiteit Parijs-Est en in Frankrijk hebben een proces ontdekt dat contactgestuurde veroudering wordt genoemd en dat enkele leeftijdsgerelateerde veranderingen in pastamaterialen verklaart.

Ze ontdekten dat er contacten ontstaan ​​tussen deeltjes, stabiliseren van de microstructuur van deze materialen. Vervolgens, die contacten verstijven, verhoging van de stijfheid van de materialen.

Het team beschreef hun bevindingen in een paper gepubliceerd in het tijdschrift Natuurmaterialen .

"Als mensen nadenken over veroudering in materialen en de mechanische eigenschappen van materialen naarmate ze ouder worden, vooral in reologie of de studie van hoe dingen stromen, dit mechanisme is overschaduwd door veranderingen in de organisatie, of microstructuur, van het materiaal, ' zei Furst.

De bevindingen zijn niet alleen nieuw, ze zullen waarschijnlijk nuttig blijken te zijn. Door te begrijpen hoe materialen verouderen, de mensen die ze gebruiken, kunnen betere manieren ontwerpen om ongewenste veranderingen in materiaalprestaties te voorspellen en te verminderen. De experimenten sluiten nauw aan bij de chemie van de deeltjesoppervlakken, die kunnen worden aangepast door chemische reacties of met additieven zoals oppervlakteactieve stoffen en polymeren, aan de eigenschappen van het bulkmateriaal.

"Dit artikel heeft een aantal brede implicaties omdat er veel soorten problemen zijn waarbij dit soort contactveroudering echt belangrijk kan zijn, ' zei Furst.

Mensen in een breed scala van industrieën kunnen baat hebben bij het begrijpen van het verouderingsproces van dit soort materialen, waaronder cement, klei, bodems, inkten, verven, en meer.

De onderzoekers gebruikten verschillende methoden om veroudering in silica- en polymeerlatexsuspensies te onderzoeken. Eerste experimenten toonden aan dat de microstructuur van de materialen niet verandert in de tijd. Als de deeltjes niet van positie veranderen, dacht het team, dan moet er iets tussen hen gebeuren.

Bij eerdere experimenten is Furst heeft een laserpincet gebruikt - gebruik van een gerichte laserstraal om te manipuleren, kromming, en breken microscopische structuren van deeltjes - wat de juiste experimentele opstelling bleek te zijn om dit specifieke probleem op te lossen. Francesco Bonacci, toen een doctoraatsstudent in Frankrijk, bezocht UD om experimenten met laserpincetten uit te voeren en de stijfheid van bindingen in de onderzochte silica- en latexmaterialen te bestuderen. Deze experimenten maakten de ontdekking van contactveroudering mogelijk.

Aanvullende experimenten suggereerden generiteit - dat de resultaten waarschijnlijk van toepassing zijn op een breed scala aan dichte colloïdale suspensies.

voor Furst, dit project is een voorbeeld van de kracht van samenwerking met experts over de hele wereld.

"Dit was het resultaat van een ongelooflijke internationale samenwerking, gewoon een mooie ploeg " zei hij. De co-auteurs op het papier zijn onder meer Bonacci, Xavier kasteel, Julie Goyon, Jennifer Fusier, en Anaël Lemaître.