Ao calcular a força eletrocinética, a convenção tem sido assumir que não há velocidade relativa do fluido em comparação com a superfície, o que é verdadeiro para superfícies hidrofílicas. Contudo, isso precisa ser reconsiderado para superfícies hidrofóbicas. O professor Hiroyuki Ohshima, da Universidade de Ciência de Tóquio, conduz pesquisas teóricas sobre fenômenos eletrocinéticos em partículas coloidais há 50 anos. Agora, ele resumiu algumas das principais descobertas em seu campo em um artigo de revisão convincente.

As suspensões coloidais são misturas heterogêneas de partículas com diâmetros de cerca de 2-500 nanômetros, que estão permanentemente suspensos em uma segunda fase, geralmente um líquido. Devido ao pequeno tamanho de partícula do material suspenso, um colóide não se separa em seus componentes característicos, mesmo se for permitido permanecer inalterado, nem pode o material suspenso ser separado por filtração. Os coloides se distinguem de outros tipos de misturas por várias propriedades distintas importantes, um dos quais é a força eletrocinética em suspensões coloidais, também conhecido como "potencial zeta".

Para explorar o potencial zeta, devemos primeiro entender o que é uma "superfície escorregadia". Uma superfície deslizante é uma "dupla camada elétrica" ​​que se forma na superfície de qualquer objeto quando ele é exposto a um fluido. Esta camada dupla consiste em uma camada de cargas que aderem à superfície do objeto como resultado de interações químicas, e uma segunda camada de cargas opostas que são atraídas para a primeira camada. Devido à atração entre essas duas camadas de "íons" ou cargas opostas, um potencial elétrico é criado, e este é o potencial zeta. O potencial zeta também ocorre em camadas duplas na superfície das partículas suspensas nos coloides.

O professor Hiroyuki Ohshima, da Universidade de Ciência de Tóquio, foi um pesquisador teórico ao longo da vida de fenômenos eletrocinéticos, como o movimento de partículas coloidais em um campo elétrico e as interações eletrostáticas entre as partículas coloidais. Ele resumiu recentemente algumas das principais descobertas em sua área em uma revisão publicada na revista Avanços na ciência do colóide e da interface . Ele afirma a importância do potencial zeta na química da superfície coloidal. De acordo com ele, "a estabilidade de dispersão de partículas coloidais, que é uma das questões mais importantes na química da superfície do colóide, depende muito do potencial zeta das partículas. "

O potencial zeta é calculado com base na mobilidade eletroforética das partículas. Até agora, a condição de limite de não escorregamento do fluido, que assume que o fluido terá velocidade zero em relação ao limite, foi aplicado ao calcular o potencial zeta. Contudo, embora esta condição seja aplicável a partículas com uma superfície hidrofílica ("amante da água"), não pode ser aplicado a partículas com superfície hidrofóbica ("evasiva"). Nesse caso, a condição de limite de Navier, que considera a velocidade relativa do fluido, é aplicado.

Na condição de limite de Navier, o efeito do escorregamento hidrodinâmico é caracterizado pelo comprimento de escorregamento. Quando a superfície é hidrofílica, o comprimento de deslizamento é considerado zero, e aumenta progressivamente com o aumento da hidrofobicidade da superfície, onde as moléculas da superfície da partícula interagem fracamente com as moléculas da fase circundante, de modo que ocorre o deslizamento do líquido. De acordo, um comprimento de deslizamento infinitamente grande corresponde teoricamente a uma superfície completamente hidrofóbica. A partir desta informação, cálculos teóricos mostram que a mobilidade eletroforética e o potencial de sedimentação aumentam com o aumento do comprimento de escorregamento.

De acordo com o Prof Ohshima, o que é mais interessante é que, se aceitarmos a possibilidade da presença de uma superfície deslizante em uma partícula coloidal sólida esférica, podemos observar que as propriedades eletrocinéticas dessa partícula sólida serão hidrodinamicamente semelhantes às de uma gota líquida.

Essas descobertas destacam a importância de reconsiderar como as propriedades eletrocinéticas das superfícies hidrofílicas e hidrofóbicas variam e mostram como elas afetam a dinâmica das suspensões coloidais. Prof Ohshima conclui, "Construímos uma teoria geral que descreve vários fenômenos eletrocinéticos de partículas com uma superfície deslizante. Ao aplicar essa teoria, poderíamos esperar uma avaliação mais precisa do potencial zeta e da estabilidade da dispersão de partículas coloidais no futuro. "