ماسبب تصلب معجون الأسنان والاسمنت بمرور الوقت

Why toothpaste and cement harden over time

تاريخ: 22 مايو 2020

مصدر: جامعة ديلاوير

ملخص:

الأسمنت والطين والحبر والدهانات وحتى معجون الأسنان. والعديد من المواد اللاصقه ، تصبح أكثر صلابة بمرور الوقت. التغييرات الديناميكية التي تخضع لها المواد بمرور الوقت ، مسؤولة جزئيًا عن هذا التغيير. اكتشف الباحثون الآن عملية يتم التحكم فيها عن طريق التلامس والتي توضح بعض التغييرات المرتبطة بالعمر في مواد اللصق.

 

تصميم : علي ثاير النعيمي

 ألق نظرة داخل غطاء معجون الأسنان toothpaste المفضل لديك ، وقد ترى بقايا صلبة بيضاء اللون.

العديد من مواد اللصق paste materials ، والمعروفة أيضًا باسم المعلقات الغروانية الكثيفة colloidal suspensions ، تصبح أكثر صلابة مع مرور الوقت. الديناميكية الهيكلية Structural dynamics التي تخضع لها المواد بمرور الوقت ، مسؤولة جزئيًا عن هذا التغيير.

 

الآن ، اكتشف أستاذ الهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية بجامعة ديلاوير  Delaware إريك فورست Eric Furst وفريق من الباحثين من Ecole des Ponts وجامعة Paris-Est  في فرنسا عملية او ألية يتم التحكم فيها عن طريق الاتصال والتي تشرح بعض التغييرات المرتبطة بعمر اللواصق.

 

ووجدوا أن الروابط تتشكل بين الجسيمات ، مما يؤدي إلى استقرار البنية المجهرية لهذه المواد. ثم ، تصبح تلك الروابط أكثر صلابة ، مما يزيد من صلابة المواد.

 

وصف الفريق النتائج التي توصلوا إليها في ورقة نشرت في مجلة Nature Materials.

 

قال فورست: "عندما يفكر الناس في هذه الأليه والخصائص الميكانيكية للمواد اللاصقه ، وخاصة في علم الريولوجيا (علم الجريان) rheology  أو دراسة كيفية تدفق الأشياء ، فإن هذه الآلية قد طغت عليها التغييرات في البنية المجهرية للمواد".

 

 

قال فورست "هذه الألية لها بعض الآثار واسعة النطاق لأن هناك الكثير من أنواع المشاكل التي قد يكون فيها هذا النوع من الية الاتصال مهمًا حقًا".

يمكن أن يستفيد الأشخاص في العديد من الصناعات من طريقة عمل هذه الألية للمواد من هذا النوع ، والتي تشمل الأسمنت cements والطين clays والأتربة soils والحبر inks والدهانات paints وغيرها.

 

استخدم الباحثون مجموعة متنوعة من الطرق لاستكشاف هذه الألية في معلقات السيليكا silica والبوليمر. أظهرت التجارب الأولية أن البنية المجهرية للمواد لا تتغير بمرور الوقت. يعتقد الفريق أنه إذا لم تغير الجسيمات المواضع ، فيجب أن يحدث شيء بينهما.

 

في التجارب السابقة ، استخدم فورست ملاقط ليزر  laser tweezers - استخدام شعاع ليزر مركز لمعالجة وكسر الهياكل المجهرية للجسيمات - والتي أثبتت أنها الإعداد التجريبي الصحيح للتغلب على هذه المشكلة بالذات. قام فرانشيسكو بوناتشي ، الذي كان آنذاك طالب دكتوراه في فرنسا ، بزيارة UD لإجراء تجارب بالليزر ودراسة صلابة الروابط في مواد السيليكا. مكنت هذه التجارب من اكتشاف أليه هذا الاتصال.

 

بالنسبة إلى فورست ، يعد هذا المشروع مثالاً على قوة التعاون مع الخبراء حول العالم.

 

وقال "كان هذا نتيجة لتعاون دولي لا يصدق ، مجرد فريق جميل". من بين المؤلفين المشاركين في هذا الأكتشاف Bonacci و Xavier Chateau و Julie Goyon و Jennifer Fusier و Anaël Lemaître.

 

 

 

 

المصادر

• Materials provided by University of Delaware. Original written by Julie Stewart. Note: Content may be edited for style and length.
• Francesco Bonacci, Xavier Chateau, Eric M. Furst, Jennifer Fusier, Julie Goyon, Anaël Lemaître. Contact and macroscopic ageing in colloidal suspensions. Nature Materials, 2020; DOI: 10.1038/s41563-020-0624-9