科学家揭秘高分子粉末的溶解过程


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欧洲足球赛事 注:大家在生活中想必都喝过黑芝麻糊糊、奶粉,不过你是否留心过,在泡制一碗黑芝麻糊糊或者冲兑一杯奶粉时的有趣现象呢?无论你是否留心,当你读完后,你都会在重复上述过程时,联想到其中的原理,并报以会心一笑!

厨师们都知道:当粉末溶解在液体中的时候,通常会结块。在用水冲玉米糊糊或者用牛奶和面的时候,便能见证这种现象的发生。

但有趣的是,厨师们却不知道:物理学家们花了大量的时间去研究,在这些面团中倒底发生了什么?

最近EPJE刊发了一篇来自法国ESPCI的研究成果,解释了这个理论,并附带了他们的研究结果。研究结果详细说明了溶剂液滴(比如水)对润湿的可溶性聚合物基底的影响程度。

该论文重点介绍粉末溶解的第一阶段,又称作溶胀阶段:即水渗入粉末中的每一个微孔后,粉末发生胀大的现象。在该领域,有很多类似的实验,大都是重点分析在同一层水溶性基底上水滴扩散机制随时间的变化。当液滴开始扩散时,在基底中的溶剂含量不同。液滴的扩散方式基于液滴边缘的基底成分的变化而变化。

现在,科学家们掌握了含有极长聚合物链的特殊粉末(例如面粉)难溶的两个原因。一方面,在微观尺度,由于溶剂溶解而导致的材料柔性的变化,使得自发溶胀变得困难。这导致基底形成凝胶,并降低了液滴的扩散速度。另一方面,水化导致溶剂和材料的亲和力增加,更易润湿;并且也增强了液滴的扩散能力。

随着越多的溶剂与基底接触,溶剂的扩散也会增加。研究人员仍然需要观测谷物和微孔的准确大小或分布,这需要准确调整并提高溶胀作用和随之而来的溶解阶段。

参考连接:Scientists Share Insights into Wetting of Soluble Polymer Substrates

本文由编辑部杨鹏程提供素材,严祥银编译。

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