Tại sao kem đánh răng và xi măng thường đông cứng sau một thời gian để ngoài môi trường?

  • 1.163

Các nhà khoa học Mỹ và Pháp mới đây đã phát hiện ra cơ chế đằng sau sự đông kết của kem đánh răng hoặc xi măng theo thời gian nếu để ở ngoài môi trường.

Hãy thử nhìn vào bên trong nắp của kem đánh răng, bạn sẽ thấy có những cặn cứng, màu trắng và thật bất ngờ khi nó chính là hỗn hợp kem đánh răng có dạng lỏng và sệt mà bạn thường hay dùng. Trên thực tế không chỉ có kem đánh răng mà có nhiều vật liệu tồn tại dưới dạng sệt như vậy. Lấy đơn cử như xi măng thường chuyển từ trạng thái lỏng, sệt sang đông cứng chỉ sau vài giờ.

Các hạt vật chất sau khi tiếp xúc với nhau sẽ dần cứng lại và làm tăng độ cứng cho vật liệu.
Các hạt vật chất sau khi tiếp xúc với nhau sẽ dần cứng lại và làm tăng độ cứng cho vật liệu.

Theo Sciencedaily, cấu trúc vật liệu hoặc thay đổi về tải trọng của vật liệu theo thời gian thường được cho là những nguyên nhân hàng đầu tạo ra sự thay đổi về độ cứng của dạng vật liệu này. Nhưng trong nhiều thập kỷ qua, các nhà khoa học luôn nghi ngờ còn nhiều thứ khác đang xảy ra bên trong các loại vật liệu này.

Mới đây, giáo sư kỹ thuật phân tử sinh học và hóa học thuộc trường Đại học Delaware (Mỹ), Eric Furst cùng các đồng nghiệp đến từ Đại học Ecole des Ponts và Đại học Paris-Est ở Pháp đã phát hiện ra một quá trình có tên là "contact-controlled aging", tạm dịch là "sự đông kết có tiếp xúc". Quá trình này lý giải những thay đổi của các dạng vật liệu dạng hỗn hợp nhão như kem đánh răng, xi măng theo thời gian.

Cụ thể nhóm nghiên cứu phát hiện thấy hình thái tiếp xúc giữa các hạt và khả năng ổn định siêu cấu trúc của dạng vật liệu hỗn hợp này. Các hạt vật chất sau khi tiếp xúc với nhau sẽ dần cứng lại và làm tăng độ cứng cho vật liệu, đồng thời tạo nên một khối rắn chắc.

Furst cho biết, khi mọi người nghĩ về sự đông kết của vật liệu và các tính chất cơ học của chúng theo thời gian, chúng ta không nghĩ rằng nó được tạo ra bởi các thay đổi trong tổ chức hoặc cấu trúc vi mô của vật liệu.

Kem đánh răng khi để ra bên ngoài một thời gian sẽ đông cứng lại,
Kem đánh răng khi để ra bên ngoài một thời gian sẽ đông cứng lại,

Khi hiểu được cách vật liệu ngưng kết như thế nào, con người có thể nghĩ ra nhiều cách chế tạo vật liệu và giảm thiểu những tác động không mong muốn liên quan đến hiệu suất vật liệu.

Furst khẳng định, nghiên cứu mới của nhóm mang lại rất nhiều ý nghĩa vì chúng ta có thể chủ động kiểm soát quá trình đông kết của dạng vật liệu hỗn hợp sệt. Đặc biệt những ngành công nghiệp sẽ được hưởng lợi từ nghiên cứu này như sản xuất xi măng, đất sét, mực, sơn,…

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng khá nhiều phương pháp khác nhau để khám phá ra sự đông kết của silica và polymer. Thí nghiệm ban đầu cho thấy cấu trúc vi mô của vật liệu không thay đổi theo thời gian. Nhưng nếu các hạt không thay đổi vị trí vậy thì chắc chắn phải có điều gì đó đã xảy ra giữa chúng. Trong nhiều thí nghiệm trước, Furst đã sử dụng nhíp laser hay nhíp quang học, chiếu vào vật liệu để bẻ cong và phá vỡ cấu trúc siêu nhỏ của các hạt vật chất, từ đó nghiên cứu độ cứng liên kết trong các vật liệu như silica và latex.

Nghiên cứu của nhóm các nhà khoa học Mỹ và Pháp đã được đăng tải trên tạp chí Nature mới đây.

Cập nhật: 29/05/2020 Theo vnreview
  • 1.163

Theo dõi cộng đồng KhoaHoc.tv trên facebook