Коллоиды представляют собой мелкодисперсные частицы или капли нано- или микрометрового размера. Мягкие коллоиды состоят из гибких материалов, например полимеров, таких как белки и синтетические молекулы.
Например, в природе мягкие коллоиды находятся в клетках. В промышленности они используются, среди прочего, в пищевой, косметической и эмульсионной красках или в производстве масла для достижения необходимых свойств текучести.
Например, при производстве красок они гарантируют, что продукты легко наносятся, но не стекают с поверхностей.Модельная система, разработанная исследователями из Центра нейтронологии им.
Юлиха, состоит из воды и блок-сополимеров — нитевидных молекул с гидрофильным и гидрофобным компонентами. В воде полимерные нити образуют звездообразную форму, причем гидрофильные концы направлены наружу, а гидрофобные — внутрь. Если гидрофильный компонент большой, только несколько молекул будут свободно связываться друг с другом, и их физическое поведение будет напоминать поведение нитей.
Чем больше гидрофобный компонент, тем больше полимеров будет слипаться и образовываться плотные твердые сферы.До сих пор всегда существовали отдельные физические модели для нитей и сфер, которые в каждом случае предсказывали, будет ли полученный раствор жидким или стекловидным. Благодаря своим научным исследованиям и, среди прочего, экспериментам по рассеянию нейтронов, исследователям теперь удалось объединить обе модели и разработать исчерпывающую фазовую диаграмму, которая описывает свойства материала в зависимости от структуры и концентрации коллоида, что дает книга рецептов коллоидов, так сказать.
По сути, они нашли связующий параметр, который по существу решает, будет ли модельный коллоидный раствор жидким или стекловидным: так называемая длина взаимодействия. Это приблизительно соответствует радиусу, в котором коллоиды могут взаимодействовать друг с другом, и зависит, среди прочего, от того, из скольких молекул состоит коллоид, а также от силы концентрации коллоидов.Эти открытия стали возможными благодаря особенностям модельных коллоидов: их мягкость можно очень точно регулировать на большой площади, изменяя соотношение длин между гидрофильными и гидрофобными компонентами нитей молекул.
Тот факт, что основные ингредиенты всегда остаются неизменными, упрощает определение фундаментальных корреляций.