Asciugare le sospensioni complesse

Le miscele di fluidi immiscibili con colloidi possono essere molto complesse ma sono tecnologicamente importanti per industrie come vernici e rivestimenti protettivi, specialmente quando tali materiali subiscono l’essiccazione. Emulsioni contenenti particelle colloidali sono particolarmente interessanti come casi di test controllabili di tali sistemi, ma sono difficili da immaginare perché queste miscele tipicamente diffondono fortemente la luce. Lei Xu, Alexis Bergès, io e altri descriviamo un’immagine 3D completa di ciò che accade quando queste emulsioni si seccano. Mescoliamo una sospensione di sfere di polimetilmetacrilato da 1 micron (tinta verde) in decaidronaftalene con un’emulsione acquosa di acqua e glicerolo, più un tensioattivo per stabilizzare le gocce d’acqua (rosso tinto). Otteniamo immagini di questa miscela con un microscopio confocale, che cattura sezioni molto sottili del campione che possono essere costruite in immagini 3D ad alta risoluzione. Quando la miscela si asciuga su un vetrino da microscopio, emergono due comportamenti diversi: grandi goccioline evacuano rapidamente, mentre le piccole goccioline subiscono cambiamenti di forma ma rimangono essenzialmente intatte. Spieghiamo i tassi di evacuazione e la dimensione della gocciolina di soglia per i due comportamenti, con un semplice modello che accoppia la pressione di Laplace alla legge di Darcy per il flusso attraverso un mezzo poroso.