Jetez un œil à l'intérieur du capuchon de votre dentifrice préféré, et vous pourriez voir dur, résidu blanc, une version ferme de la pâte lisse que vous pressez sur votre pinceau.

De nombreux matériaux en pâte, également appelées suspensions colloïdales denses, se raidir en vieillissant. Dynamique structurelle, ou des changements dans les charges que les matériaux subissent au cours du temps, sont en partie responsables de ce changement, mais pendant des décennies, les experts ont soupçonné qu'il se passait plus de choses à l'intérieur de ces matériaux.

Maintenant, Eric Furst, professeur et président de génie chimique et biomoléculaire à l'Université du Delaware, et une équipe de chercheurs de l'Ecole des Ponts et de l'Université Paris-Est et en France ont découvert un processus appelé vieillissement contrôlé par contact qui explique certains changements liés à l'âge dans les matériaux pâteux.

Ils ont découvert que des contacts se forment entre les particules, stabiliser la microstructure de ces matériaux. Puis, ces contacts se raidissent, augmenter la rigidité des matériaux.

L'équipe a décrit ses découvertes dans un article publié dans la revue Matériaux naturels .

« Quand les gens pensent au vieillissement des matériaux et aux propriétés mécaniques des matériaux à mesure qu'ils vieillissent, surtout en rhéologie ou l'étude de l'écoulement des choses, ce mécanisme a été éclipsé par des changements dans l'organisation, ou microstructure, du matériel, " dit Furst.

Non seulement les découvertes sont nouvelles, ils sont susceptibles de s'avérer utiles. En comprenant comment les matériaux vieillissent, les personnes qui les utilisent peuvent concevoir de meilleures façons de prévoir et d'atténuer les changements indésirables dans les performances des matériaux. Les expériences lient étroitement la chimie des surfaces des particules, qui peut être adapté par des réactions chimiques ou avec des additifs comme des tensioactifs et des polymères, aux propriétés du matériau en vrac.

"Cet article a des implications de grande envergure car il existe de nombreux types de problèmes pour lesquels ce type de vieillissement des contacts peut être très important, " dit Furst.

Les gens dans un large éventail d'industries pourraient bénéficier de la compréhension du processus de vieillissement des matériaux de ce type, qui comprend les ciments, argiles, sols, encres, des peintures, et plus.

Les chercheurs ont utilisé diverses méthodes pour explorer le vieillissement dans des suspensions de silice et de latex polymère. Les premières expériences ont montré que la microstructure des matériaux ne change pas avec le temps. Si les particules ne changent pas de position, l'équipe a pensé, alors quelque chose doit se passer entre eux.

Dans les expériences précédentes, Furst a utilisé des pincettes laser - utilisation d'un faisceau laser focalisé pour manipuler, pliez, et briser les structures microscopiques des particules, ce qui s'est avéré être la bonne configuration expérimentale pour la spéléologie de ce problème particulier. Francesco Bonacci, puis doctorant en France, visité l'UD pour mener des expériences avec des pincettes laser et étudier la rigidité des liaisons dans les matériaux de silice et de latex à l'étude. Ces expériences ont permis de découvrir le vieillissement de contact.

Des expériences supplémentaires ont suggéré la généricité - que les résultats sont susceptibles de s'appliquer à une grande variété de suspensions colloïdales denses.

Pour Furst, ce projet est un exemple du pouvoir de collaborer avec des experts du monde entier.

"C'est le résultat d'une incroyable collaboration internationale, juste une belle équipe, " a-t-il dit. Les co-auteurs de l'article incluent Bonacci, Xavier Château, Julie Goyon, Jennifer Fusier, et Anaël Lemaître.