Lors du calcul de la force électrocinétique, la convention a été de supposer qu'il n'y a pas de vitesse relative du fluide par rapport à la surface, ce qui est vrai pour les surfaces hydrophiles. Cependant, ceci doit être reconsidéré pour les surfaces hydrophobes. Le professeur Hiroyuki Ohshima de l'Université des sciences de Tokyo a mené des recherches théoriques sur les phénomènes électrocinétiques dans les particules colloïdales pendant 50 ans. Maintenant, il a résumé certaines des principales découvertes dans son domaine dans un article de synthèse convaincant.

Les suspensions colloïdales sont des mélanges hétérogènes de particules d'un diamètre d'environ 2 à 500 nanomètres, qui sont définitivement suspendus dans une deuxième phase, généralement un liquide. En raison de la petite taille des particules de la matière en suspension, un colloïde ne se sépare pas en ses composants caractéristiques même s'il n'est pas perturbé, les matières en suspension ne peuvent pas non plus être séparées par filtration. Les colloïdes se distinguent des autres types de mélanges par plusieurs propriétés distinctives importantes, dont l'une est la force électrocinétique dans les suspensions colloïdales, également connu sous le nom de "potentiel zêta".

Pour explorer le potentiel zêta, il faut d'abord comprendre ce qu'est une "surface glissante". Une surface glissante est une "double couche électrique" qui se forme à la surface de tout objet lorsqu'il est exposé à un fluide. Cette double couche est constituée d'une couche de charges qui adhèrent à la surface de l'objet à la suite d'interactions chimiques, et une seconde couche de charges opposées qui sont attirées vers la première couche. En raison de l'attraction entre ces deux couches d'"ions" ou de charges opposées, un potentiel électrique est créé, et c'est le potentiel zêta. Le potentiel zêta se produit également en double couche à la surface des particules en suspension dans les colloïdes.

Le professeur Hiroyuki Ohshima de l'Université des sciences de Tokyo est un chercheur théorique de longue date sur les phénomènes électrocinétiques tels que le mouvement des particules colloïdales dans un champ électrique et les interactions électrostatiques entre les particules colloïdales. Il a récemment résumé certaines des principales découvertes dans son domaine dans une revue publiée dans la revue Avancées dans la science des colloïdes et des interfaces . Il affirme l'importance du potentiel zêta dans la chimie des surfaces colloïdales. Selon lui, "la stabilité de dispersion des particules colloïdales, qui est l'un des problèmes les plus importants de la chimie de surface des colloïdes, dépend grandement du potentiel zêta des particules."

Le potentiel zêta est calculé sur la base de la mobilité électrophorétique des particules. Jusqu'à maintenant, la condition aux limites de non glissement du fluide, qui suppose que le fluide aura une vitesse nulle par rapport à la frontière, a été appliqué lors du calcul du potentiel zêta. Cependant, alors que cette condition est applicable aux particules avec une surface hydrophile (« aimant l'eau »), il ne peut pas être appliqué sur des particules ayant une surface hydrophobe ("water-shy"). Dans ce cas, la condition aux limites de Navier, qui considère la vitesse relative du fluide, est appliqué.

Dans la condition aux limites de Navier, l'effet du glissement hydrodynamique est caractérisé par la longueur de glissement. Lorsque la surface est hydrophile, la longueur de glissement est considérée comme nulle, et elle augmente progressivement avec l'augmentation de l'hydrophobie de la surface, où les molécules de la surface des particules interagissent faiblement avec les molécules de la phase environnante de sorte que le glissement liquide se produit. En accord, une longueur de glissement infiniment grande correspond théoriquement à une surface totalement hydrophobe. A partir de ces informations, les calculs théoriques montrent que la mobilité électrophorétique et le potentiel de sédimentation augmentent avec l'augmentation de la longueur de glissement.

Selon le professeur Ohshima, ce qui est plus intéressant c'est que si l'on accepte la possibilité de la présence d'une surface glissante sur une particule colloïdale solide sphérique, on peut observer que les propriétés électrocinétiques de cette particule solide seront hydrodynamiquement similaires à celles d'une goutte liquide.

Ces résultats soulignent l'importance de reconsidérer la façon dont les propriétés électrocinétiques des surfaces hydrophiles et hydrophobes varient et montrent comment elles affectent la dynamique des suspensions colloïdales. Le professeur Ohshima conclut, "Nous avons construit une théorie générale décrivant divers phénomènes électrocinétiques de particules à surface glissante. En appliquant cette théorie, nous pourrions nous attendre à une évaluation plus précise du potentiel zêta et de la stabilité de la dispersion des particules colloïdales à l'avenir."