Зубная паста и цемент: что между ними общего? Ученые доказали, что обе смеси стареют и затвердевают одинаково

Загляните внутрь колпачка вашей любимой зубной пасты, и вы увидите, что на его стенках она затвердела. Почему это происходит? Оказывается, ученые обнаружили недавно, что зубная паста и цемент имеют одни и те же компоненты и затвердевают подобным образом.

Почему паста стареет?

Многие пастообразные материалы, также известные как коллоидные суспензии или взвеси твердых частиц в жидкости, со временем застывают. Это происходит частично из-за того, что меняется сама структура вещества. Но многие годы ученые не могли понять, что именно происходит внутри этих материалов.

Недавно профессор американского Университета штата Делавэр в области химической и биомолекулярной инженерии Эрик Ферст и команда исследователей из Парижского Восточного университета во Франции - Боначчи, Ксавье Шато, Джули Гойон, Дженнифер Фузье и Анаэль Леметр обнаружили процесс, с помощью которого можно объяснить «возрастные изменения» в пастообразным материалах. Они назвали его «контактно-контролируемым старением».

Новая микроструктура

Эти результаты стали возможны благодаря международному сотрудничеству экспертов разных стран, из которых сформировалась отличная команда. Ученые пришли к выводу, что с течением времени частицы во взвеси начинают контактировать друг с другом, в связи с чем микроструктура этих материалов меняется.

Между их компонентами устанавливаются связи, прочность которых со временем только усиливается, и материалы становятся жесткими и твердыми. Просто в цементе эти процессы происходят быстрее, а в зубной пасте медленнее. Команда ученых описала свои выводы в статье, опубликованной в журнале Nature Materials.

Практическая польза

Теперь, после того как люди поняли механизм «старения» пастообразных материалов и начали его изучать, результаты этого исследования могут оказаться не только интересными, но и практически полезными. Изучив процесс затвердевания коллоидных суспензий разного рода, люди могут разработать более эффективные способы замедления нежелательных изменений в структуре этих материалов.

Например, с помощью химических реакций и добавок, как, например, активные вещества и полимеры, можно изменить состав поверхностей компонентов, из которых они состоят. В разных отраслях промышленности можно извлечь пользу из этого открытия, например, в производстве цемента, глины, чернил, краски, анализе грунтов и почвы, и многом другом.

Исследователи использовали такие элементы, как полимерный латекс или так называемый «лазерный пинцет» - сфокусированный лазерный луч – для воздействия на микроструктуру таких суспензий. Первоначальные эксперименты показали, что микроструктура материалов перестала изменяться со временем. Эти результаты, по мнению ученых, применимы и к более широкому спектру пастообразных материалов.