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Muitos materiais pastosos, também conhecido como suspensões coloidais densas, endurecem à medida que envelhecem. Dinâmica estrutural, ou mudanças nas cargas que os materiais sofrem ao longo do tempo, são parcialmente responsáveis ​​por esta mudança, mas por décadas, especialistas suspeitam que há mais coisas acontecendo dentro desses materiais.

Agora, O professor e presidente de engenharia química e biomolecular da Universidade de Delaware, Eric Furst, e uma equipe de pesquisadores da Ecole des Ponts, da University Paris-Est e da França, descobriram um processo chamado envelhecimento controlado por contato que explica algumas mudanças relacionadas à idade em materiais pastosos.

Eles descobriram que os contatos se formam entre as partículas, estabilizar a microestrutura desses materiais. Então, esses contatos endurecem, aumentando a rigidez dos materiais.

A equipe descreveu suas descobertas em um artigo publicado na revista Materiais da Natureza .

"Quando as pessoas pensam sobre o envelhecimento dos materiais e as propriedades mecânicas dos materiais à medida que envelhecem, especialmente em reologia ou no estudo de como as coisas fluem, este mecanismo foi ofuscado por mudanças na organização, ou microestrutura, do material, "disse Furst.

As descobertas não são apenas novas, eles provavelmente serão úteis. Ao compreender como os materiais envelhecem, as pessoas que os usam podem projetar maneiras melhores de prever e mitigar mudanças indesejadas no desempenho dos materiais. Os experimentos vinculam intimamente a química das superfícies das partículas, que pode ser adaptado por reações químicas ou com aditivos como surfactantes e polímeros, às propriedades do material a granel.

"Este artigo tem algumas implicações de amplo alcance porque existem muitos tipos de problemas onde este tipo de envelhecimento por contato pode ser realmente importante, "disse Furst.

Pessoas em uma ampla gama de indústrias podem se beneficiar da compreensão do processo de envelhecimento de materiais deste tipo, que inclui cimentos, argilas, solos, tintas, tintas, e mais.

Os pesquisadores usaram uma variedade de métodos para explorar o envelhecimento em suspensões de látex de polímero e sílica. Experimentos iniciais mostraram que a microestrutura dos materiais não muda com o tempo. Se as partículas não mudam de posição, a equipe pensou, então algo deve estar acontecendo entre eles.

Em experimentos anteriores, Furst usou pinças de laser - uso de um feixe de laser focado para manipular, dobrar, e quebrar estruturas microscópicas de partículas - o que provou ser a configuração experimental certa para explorar esse problema específico. Francesco Bonacci, então um estudante de doutorado na França, visitou a UD para conduzir experimentos com pinça a laser e estudar a rigidez das ligações nos materiais de sílica e látex sob investigação. Esses experimentos possibilitaram a descoberta do envelhecimento por contato.

Experimentos adicionais sugeriram genericidade - que os resultados provavelmente se aplicam a uma ampla variedade de suspensões coloidais densas.

Para Furst, este projeto é um exemplo do poder de colaborar com especialistas em todo o mundo.

"Este foi o resultado de uma incrível colaboração internacional, apenas uma bela equipe, "disse ele. Os co-autores do artigo incluem Bonacci, Xavier Chateau, Julie Goyon, Jennifer Fusier, e Anaël Lemaître.