Internacional. Investigadores de materiales de ETH Zurich y la Universidad Belga de Lovaina (KU Leuven), trabajando bajo la dirección del Profesor Jan Vermant de ETH, han desarrollado un nuevo método con el que pueden atacar las interfaces de las gota en emulsiones para recubrirlas y diseñarlas con las partículas más diversas.
"Usando el enfoque clásico: mezclar dos líquidos con un emulsionante, agitar y ver el resultado, es imposible disponer cantidades definidas de un emulsionante en la interfaz de las gotas", enfatiza Vermant. "Hay un elemento de oportunidad".
Con el nuevo método ahora es posible calcular por adelantado y establecer la cantidad de partículas necesarias para lograr el grado correcto de cobertura. Los investigadores también han encontrado arbitrariamente muchas opciones diferentes para las partículas que pretenden usar y qué tamaño pueden tener. Las partículas esféricas de sílice son las más utilizadas, pero para las pruebas también usaron partículas con forma de gusano o vara. Las proteínas y los polímeros ahora también son opciones para usar como emulsionantes.
"Este enfoque abre oportunidades inimaginables que podemos usar para crear nuevos materiales", dice el profesor de ETH Vermant.
Su método se basa en una plataforma de microfluidos del tamaño de un portaobjetos de microscopio. Los investigadores pueden producir pequeñas gotas utilizando esta plataforma. Mientras se forman las gotitas, la segunda fase comienza con las partículas que se unen a las interfaces de las gotitas.
La cantidad de partículas es controlada por los investigadores utilizando la velocidad de flujo con la cual la fase de partículas se mueve a través de las gotitas en desarrollo. Finalmente, esta capa está rodeada por la fase en la que las gotas caen en reposo (agua en el caso de gotas de aceite, o viceversa).
Las gotitas terminadas fluyen luego a través de un canal estrecho y muy largo en forma de radiador. A medida que viaja a través de este canal, la fase que rodea las gotitas que contiene las partículas se disuelve gradualmente en la solución circundante. Pero aún queda tiempo suficiente para que las partículas cubran las interfaces de las gotitas y las estabilicen.
Dependiendo del propósito previsto, las gotitas pueden cubrirse con varios tipos de partículas. Los investigadores también pueden usar partículas de diferentes tamaños, varias composiciones químicas o incluso diferentes polaridades (hidrofóbico versus hidrofílico).
Las gotas individuales pueden unirse según el grado de cobertura. Esto da lugar a formas similares a un maní. La coalescencia cambia la relación de volumen a área de superficie, lo que significa que hay menos espacio disponible para las partículas en la interfaz.
Las partículas que cubren dos gotas son forzadas a moverse juntas en un área más pequeña, y la cobertura de la doble gota aumenta en densidad. Las gotitas recubiertas se estabilizan de esta manera, al igual que la emulsión, cuyas propiedades también se derivan de la forma y la longitud de las gotitas.
El método descrito aquí solo es adecuado para la investigación porque solo funciona en una escala muy pequeña. Sin embargo, los investigadores de ETH están trabajando en la ampliación para procesar grandes cantidades. Están desarrollando un aparato que ya sería adecuado para los métodos de prueba industriales basados en la venta y el rendimiento.
A una escala aún mayor, serían posibles las aplicaciones en la industria alimentaria, farmacéutica, cosmética e incluso petrolera, por ejemplo, la separación de aceite y agua durante la extracción de aceite.
Fuente: ETH Zurich.
