Vous êtes au bureau. Vous avez tapé un rapport et appuyez sur Imprimer. Marchez jusqu'à l'imprimante et récupérez le nouveau, papier imprimé à jet d'encre. En admirant votre travail, saviez-vous que les scientifiques considèrent la charge des particules dans l'encre liquide pour une meilleure qualité d'impression ? Saviez-vous que la compréhension des charges de particules permet aux ingénieurs de faire en sorte que les peintures s'agrègent (se rassemblent) ou se dispersent en fonction de telles interactions de particules ?

Un tensioactif est quelque chose qui est ajouté à un liquide (dans cette étude), pour le faire agir avec d'autres surfaces. Les gens utilisent quotidiennement des tensioactifs à la maison avec des savons, détergents et shampooings pour aider à enlever la saleté des surfaces. Les tensioactifs ont également d'importantes utilisations industrielles telles que le revêtement des pipelines pour réduire la traînée. Comme on peut l'imaginer, comprendre comment l'effet des charges de particules dans le liquide peut avoir un impact significatif sur le fonctionnement des tensioactifs et l'efficacité des systèmes. Jusqu'à maintenant, il y avait une absence d'exploration sur la façon dont l'écoulement des liquides affecte les charges des particules dans le liquide, surfaces et tensioactifs.

Pour étudier le flux, Cathy McNamee et Hayato Kawakami de l'Université de Shinshu ont construit un appareil où ils ont combiné un microscope à force atomique, pompe péristaltique et caméra pour capturer visuellement le liquide en cours d'écoulement. Ils ont utilisé des particules de silice et des plaquettes de silicium, les deux avec des surfaces chargées négativement en présence de tensioactifs ioniques. Un tensioactif ionique a une "tête" qui attire l'eau et une "queue" qui repousse l'eau. Un tensioactif négatif et positif de même longueur de chaîne a été utilisé pour déterminer l'effet de la charge sur les forces, le dodécyl sulfate de sodium (tensioactif anionique) et le bromure de dodécyl triméthylammonium (tensioactif cationique).

McNamee et Kawakami ont pu déterminer que :

• L'adsorption des tensioactifs sur les particules peut changer lorsque le flux de liquide modifie les forces entre les particules chargées.
• Lorsque la charge du tensioactif était la même que la surface, le flux de liquide n'augmente pas l'adsorption des tensioactifs sur les surfaces des particules, mais a augmenté le nombre d'ions près des surfaces. Les forces de répulsion interparticulaires ont légèrement diminué.
• Lorsque la charge du tensioactif était opposée aux particules, une faible concentration de flux de tensioactif a augmenté l'adsorption des tensioactifs sur les surfaces des particules. Cela a changé les forces interparticulaires et pourrait changer les attractions en répulsions si la concentration de surfactant appropriée était utilisée. Avec des concentrations élevées de tensioactifs où la charge des surfaces change en l'absence de flux, l'écoulement tend à augmenter la rigidité du film des tensioactifs adsorbés.
• Il pourrait être possible de contrôler la capacité d'agrégation des particules chargées avec le débit si le type et la concentration de tensioactif appropriés sont utilisés.

Le professeur McNamee a découvert que le débit peut éventuellement être utilisé pour contrôler l'agrégation et la dispersion des particules chargées, permettant une utilisation moindre de tensioactifs. Lors d'utilisations réelles telles que le traitement de l'eau, il est possible d'éliminer les impuretés et les substances nocives en utilisant des charges pour rassembler ou repousser certaines substances. Même notre corps utilise intelligemment des tensioactifs, trop. Les sels biliaires, (un tensioactif !) aide à la digestion. Les applications potentielles de cette recherche vont de la médecine, tels que le cytomètre en flux à tous les aspects de l'industrie.