Seminarium Instytutu Akustyki, 19.01.2016

W dniu 19.01.2016. odbyło się seminarium Instytutu Akustyki, w ramach którego referat pt.: ”Ultradźwiękowe badania stabilności emulsji w otoczeniu cząstek nanomagnetycznych” wygłosił dr hab. Arkadiusz Józefczak, adiunkt w Zakładzie Akustyki Molekularnej.

Referat stanowił podsumowanie zakończonych w październiku 2015 r. badań w ramach grantu przyznanego przez Narodowe Centrum Nauki, ponadto rozważania o podobnej tematyce stanowiły przedmiot pracy dyplomowej mgra Roberta Wlazło, absolwenta akustyki UAM.

Prelegent podał podstawowe wiadomości nt. fizykochemii emulsji, m.in. emulsji Pickeringa. Typ ten dobrze nadawał się do badań z udziałem cząstek magnetycznych i ultradźwięków dzięki szczególnym właściwościom micel tworzonych w obrębie tej emulsji. W emulsjach istotna jest frakcja olejowa oraz frakcja rozpuszczalnika, którym najczęściej jest woda. Matematycznie rzecz ujmując mamy do czynienia z układem ciała „nieściśliwego o wysokiej symetrii hamiltonianu” zachowującego afinicznie niezmienniczą energię (Gołubowska 2005:84). W trakcie mieszania obu tych frakcji, w oparciu o zjawisko kawitacji i adekwatnie do intensywności zwilżania, dochodzi do koalescencji kropel oleju, na których brzegach tworzą się jedno- lub  wielokrotne warstwy lipidowe oddziałujące hydrofobowo z rozpuszczalnikiem.

aras_fig2
http://www.hindawi.com/journals/acmp/2015/398219/fig2/


To głównie na ich brzegach pod wpływem działania surfaktantów gromadzą się uprzednio zanurzone w frakcji olejowej cząstki nanomagnetyczne decydujące o stabilności całej emulsji. Stabilność w tym ujęciu stanowi proste rozszerzenie zasady powinowactwa chemicznego w oparciu o drugą zasadę termodynamiki.

http://www.hindawi.com/journals/acmp/2015/398219/fig4/
http://www.hindawi.com/journals/acmp/2015/398219/fig4/

Celem wzajemnego zmieszania się frakcji należy dostarczyć energię do układu. Może być to po prostu energia mechaniczna drgań wynikająca z potrząsania naczynia, może to być również wysoka i ukierunkowana energia ultradźwiękowej fali akustycznej. O powodzeniu procesu flokulacji decyduje ostatecznie zwilżalność i, wspominane wcześniej, zjawisko kawitacji. W celu empirycznego sprawdzenia stabilności emulsji przeprowadzono badania cech reologicznych (test na ścinanie stożkiem ruchomym) w odniesieniu do prawa rozpadu, ponadto zmierzono pochłanianie dźwięku (α) w funkcji czasu w zależności od stosunku masowego frakcji emulsji.

http://www.hindawi.com/journals/acmp/2015/398219/fig6/
http://www.hindawi.com/journals/acmp/2015/398219/fig6/

Pokazano ponadto działanie silnego pola magnetycznego na emulsję, skutkiem czego była całkowita dekoalescencja kropel i rozseparowanie frakcji: rozpuszczalnika, olejowej, jak i samych cząstek nanomagnetycznych. Przemieściły się one jak najbliżej ścianki naczynia próbnego, do której przylegał magnes neodymowy (Nd), zgodnie z gradientem i kierunkiem linii pola magnetycznego.

http://www.hindawi.com/journals/acmp/2015/398219/fig9/
http://www.hindawi.com/journals/acmp/2015/398219/fig9/

Po zasadniczej prezentacji prelegent omówił możliwe zastosowania badanej emulsji oraz przedstawił plan nowych badań czerpiących z aktualnych dokonań.

 

Linki zewnętrzne:

  1. Józefczak A., Wlazło R., Ultrasonic studies of emulsion stability in the presence of nanomagnetic particles

http://www.hindawi.com/journals/acmp/2015/398219/

  1. Gołubowska B., Ciało afinicznie sztywne w zakrzywionych przestrzeniach i rozmaitościach o stałej krzywiźnie

http://www.ippt.pan.pl/_download/doktoraty/Golubowska_doktorat.pdf

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *