为什么牙膏和水泥会随着时间而硬化?新发现这样解释

【为什么牙膏和水泥会随着时间而硬化?新发现这样解释】看看你最喜欢的牙膏的盖子里面,你可能会看到坚硬的白色残留物,这是你挤在牙刷上的光滑牙膏的坚固版本 。许多糊状材料,也称为稠密的胶体悬浮物,随着时间的推移而变硬 。

为什么牙膏和水泥会随着时间而硬化?新发现这样解释

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1 / 1特拉华大学化学和生物分子工程教授兼主席埃里克·弗斯特(Eric Furst)和法国巴黎蓬大学和巴黎埃斯特大学的一组研究人员发现了一种称为接触控制老化的过程,该过程可以解释糊状材料中某些与年龄相关的变化 。图片来源:特拉华大学
研究背景结构动力学,即材料承受的载荷随时间的变化,是造成这种变化的部分原因,但几十年来,专家们一直怀疑这些材料内部还有更多的变化 。
现在,特拉华大学化学和生物分子工程教授兼主席Eric Furst和来自巴黎大学和法国的一组研究人员已经发现了一种被称为接触式控制老化的过程,可以解释一些与年龄有关的糊材料的变化 。他们发现,颗粒之间形成了接触,稳定了这些材料的微观结构 。然后,这些接触加强增加材料的刚度 。
“当人们想到材料的老化和材料老化时的机械性能,特别是在流变学或物质流动的研究中,这种机制已经被材料组织或微观结构的变化所掩盖,”Furst说 。
新发现有重大意义这些发现不仅新颖,而且可能会很有用 。通过了解材料是如何老化的,使用这些材料的人可以设计出更好的方法来预测和减轻材料性能的不必要变化 。这些实验将粒子表面的化学性质紧密地联系在一起,粒子表面的化学性质可以通过化学反应或添加表面活性剂和聚合物等添加剂来调整 。
Furst说:“这篇论文有着广泛的意义,因为有很多类型的问题,这种类型的接触老化可能真的很重要 。”各行各业的人都可以从了解这类材料的老化过程中获益,包括水泥、粘土、土壤、墨水、油漆等等 。
研究人员使用了多种方法来研究二氧化硅和聚合物乳胶悬浮液的老化 。初步实验表明,材料的微观结构不随时间变化 。研究小组认为,如果粒子没有改变位置,那么它们之间一定发生了某种变化 。
在之前的实验中,福斯特使用了激光镊子——利用聚焦的激光束来操纵、弯曲和打破粒子的微观结构——这被证明是解决这一特殊问题的正确实验装置 。当时在法国攻读博士学位的Francesco Bonacci访问特拉华大学,进行激光镊子实验,研究被研究的二氧化硅和乳胶材料中键的硬度 。这些实验使接触时效的发现成为可能 。
更多的实验表明了其普遍性——结果可能适用于各种各样的致密胶体悬浮液 。对于Furst来说,这个项目是与世界各地的专家合作的力量的一个例子 。
文章来源:phys.org

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