L’émulsion stabilisante peut améliorer la lutte contre les incendies et les médicaments
Les chercheurs ont trouvé un moyen de contrôler la charge des nanoparticules sur une interface à deux fluides, en particulier l’huile et l’eau, pour créer un système stable.
Les chercheurs ont fait une percée dans le développement de nanoparticules qui peuvent améliorer la fabrication future de matériaux d’émulsion, ouvrant la voie à des opérations de lutte contre les incendies plus durables ou à de nouveaux médicaments à libération contrôlée.
Une équipe de la Texas A&M University a trouvé un moyen de contrôler et de changer la charge des nanoparticules sur une interface à deux fluides, en particulier l’huile et l’eau, pour créer un système plus stable.
Cette capacité se traduit par une surface pour les matériaux en émulsion – un mélange de deux ou plusieurs liquides incompatibles et non miscibles qui sont stabilisés par l’interférence de particules solides – qui peut changer dynamiquement en fonction de l’application.
« Sur la base de cette idée, nous avons proposé un concept selon lequel ce sera un matériau sensible au pH », a expliqué Qingsheng Wang, professeur agrégé au département Artie McFerrin de génie chimique de Texas A&M, dans un communiqué de presse. « Si nous modifions la valeur du pH, nous pouvons contrôler la diffusion moléculaire. »
Des chercheurs de la Texas A&M University ont découvert une percée dans le développement de matériaux en émulsion qui peuvent conduire au développement d’opérations de lutte contre les incendies plus durables et même à une libération contrôlée de certains médicaments.
Solution quantique
L’émulsion est rendue possible par un processus appelé émulsion de Pickering, dans lequel les particules solides interfèrent avec les liquides non miscibles et s’assemblent étroitement à l’interface fluide-fluide pour empêcher la coalescence.
La clé du succès des travaux a été l’utilisation de points quantiques de graphène (GQD) contenant des propriétés zwitterioniques pour stabiliser l’émulsion, ont déclaré les chercheurs. Les matériaux aux propriétés zwitterioniques créent des charges électriques unitaires stables et séparées sur les atomes. Les chercheurs ont empilé les GQD en feuilles de moins de 5 nanomètres d’épaisseur, soit nettement plus petites que les cheveux humains moyens.
Les GQD fonctionnalisés eux-mêmes sont composés de matériaux nanocarbonés contenant une structure zwitterionique. Ces matériaux, à leur tour, comprennent des nanoparticules qui contiennent une quantité égale de charges positives et négatives tout en restant électroniquement neutres.
Les nanoparticules, une fois ajoutées à l’interface, séparent les deux fluides en rendant un côté hydrophobe et l’autre hydrophile, ont déclaré les chercheurs. En plus de stabiliser l’émulsion, les GQD ont également servi à contrôler la diffusion moléculaire sur l’interface fluide-fluide en ajustant ses valeurs de pH – un processus semblable à l’actionnement d’un interrupteur.
Les resultats
Les composants électroniques des GQD ont également permis aux chercheurs de contrôler le pH global de l’interface entre les fluides et, ce faisant, d’affiner les GQD pour bloquer et débloquer une interface huile-eau.
« Habituellement, c’est très difficile à faire », a observé Wang dans un communiqué de presse. « Et parfois, si nous pouvons contrôler la libération, mais que le système lui-même n’est pas stable ; il ne sera peut-être possible d’en faire qu’un ou deux cycles avant que le système ne s’effondre.
De plus, changer les nanoplaquettes sur l’interface à la même charge signifie qu’elles se désassemblent, créant ainsi un système d’émulsion plus stable.
L’équipe a publié un article sur leurs travaux dans la revue Matériaux appliqués et interfaces ACS.
La recherche a un certain nombre d’applications, y compris la conception d’un système d’extinction d’incendie à haute performance, a déclaré Wang. Les émulsions sont utilisées pour éteindre certains types d’incendies.
« De plus, comme nous pouvons contrôler la libération, cela pourrait être prometteur pour l’administration de médicaments et la récupération améliorée du pétrole », a ajouté Wang.
