油と水は混合しないことは有名ですが、少なくとも、安定した混合物に誘導するために石鹸などの界面活性剤を添加しない限りは混合しません。しかし今回、フランスと米国の研究者は、実際に界面活性剤なしでも混合できることを示し、この常識を覆しました。この発見は、食品、化粧品、健康、塗料、包装など、そのような混合物を多用する業界に広範な影響を与える可能性がある。
水と油など、混ざらない 2 つの液体の混合物をエマルションといいます。エマルションを激しく振ると、その成分の液体の一方が他の液体の中で小さな液滴に分散することがあります。しかし、エマルションを放置しておくと必ず成分が再び分離してしまいます。
この分離の主な原因は、各液体の液滴が互いに近づくにつれて合体してさらに大きな液滴になることです。これを防ぐために、両親媒性、つまり混合物の 2 つの成分間の界面に対して親和性を持つ 3 番目の成分を追加することができます。今日の工業用エマルションは、界面活性剤と呼ばれるこのような物質の使用に依存しています。しかし、多くの界面活性剤は人間と環境の両方にとって有毒です。したがって、それらの使用を減らす（または完全に廃止する）ことは非常に有益です。
直感に反する現象
最新の研究では、 コロイド・エ・マテリオ・ディヴィゼ研究所 ESPCI フランスのパリで。フランスの会社 カリクシア、生分解性マイクロカプセルの設計と製造を専門としています。そして ハーバード大学 米国では、水とさまざまな種類の油のみからなる混合物を研究しました。これらの通常は混和しない混合物内で、分散した水滴の間に、極薄だが異常に安定した油の膜が自然発生的に現れることを観察した。
「この現象は、液滴間の凝集を体系的に引き起こし、同時に液滴の合体を防ぐため、大部分の水（80体積％以上）を油中に分散させることができます。」と彼は説明します。 ジェローム・ビベット、化学物理学者であり、研究を主導したESPCI研究所所長。
数週間にわたって安定
この現象について詳しく説明すると、 科学、親水性成分と疎水性成分の両方を含み、分子量が高い極性の高いオイルに最適です。これらの基準では、たとえばメタンやポリエチレンなどの脂肪族炭化水素は除外されますが、酸素原子と炭素原子を交互に含む油は含まれます。これはすべての植物油を含むカテゴリーです。
研究者らは、これらの油は、親水性部分を水の近くに配置し、疎水性部分を水から遠ざけるように「選択」することで、2滴の水の間に閉じ込められるとすぐにその構成を変えることができることを発見した。 「疎水性部分の親和性によって引き起こされる極薄の接着フィルムは、2 つの界面が近づくとすぐに自発的に発達します」とビベット氏は言います。 「その後、膜は界面の自由エネルギーを減少させながら巨大な粘度を獲得します。これは、水滴と油滴が互いに付着することによって現れます。」
2つの不混和な液体間のこのような自発的なゲル化は、これまで観察されたことがなかった、と彼は付け加えた。
コロイド混合物は一度に最大 XNUMX つの相で存在します
ほとんどの植物油は重合できるため、それらを水と組み合わせることで、研究者は完全に生分解性のポリマー材料を作成できる可能性があります。 Bibette の場合、真っ先に思い浮かぶ用途の 1 つは、化粧品やフレグランスなどの業界向けの生分解性カプセルです。
この技術により、研究者は生分解性ポリマーと最大90体積％の水を含む新しいタイプのプラスチックを作成することも可能になるかもしれない、と彼は言う。 物理学の世界。 「両方の相を混合物全体にわたって均一にする（および制御する）ことができ、これにより、親水性と疎水性が共存するユニークな二重連続材料を生成できる可能性があります」と彼は言います。 「これは、組織工学、生分解性包装、プラスチック一般に代わる材料など、さまざまな分野に応用できる可能性があります。」
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- 情報源： https://physicsworld.com/a/mixing-water-and-oil-no-surfactants-needed/
