科學家揭秘高分子粉末的溶解過程

材料牛注：大家在生活中想必都喝過黑芝麻糊糊、奶粉，不過你是否留心過，在泡制一碗黑芝麻糊糊或者沖兌一杯奶粉時的有趣現象呢？無論你是否留心，當你讀完后，你都會在重復上述過程時，聯想到其中的原理，并報以會心一笑！

廚師們都知道：當粉末溶解在液體中的時候，通常會結塊。在用水沖玉米糊糊或者用牛奶和面的時候，便能見證這種現象的發生。

但有趣的是，廚師們卻不知道：物理學家們花了大量的時間去研究，在這些面團中倒底發生了什么？

最近EPJE刊發了一篇來自法國ESPCI的研究成果，解釋了這個理論，并附帶了他們的研究結果。研究結果詳細說明了溶劑液滴(比如水)對潤濕的可溶性聚合物基底的影響程度。

該論文重點介紹粉末溶解的第一階段，又稱作溶脹階段：即水滲入粉末中的每一個微孔后，粉末發生脹大的現象。在該領域，有很多類似的實驗，大都是重點分析在同一層水溶性基底上水滴擴散機制隨時間的變化。當液滴開始擴散時，在基底中的溶劑含量不同。液滴的擴散方式基于液滴邊緣的基底成分的變化而變化。

現在，科學家們掌握了含有極長聚合物鏈的特殊粉末（例如面粉）難溶的兩個原因。一方面，在微觀尺度，由于溶劑溶解而導致的材料柔性的變化，使得自發溶脹變得困難。這導致基底形成凝膠，并降低了液滴的擴散速度。另一方面，水化導致溶劑和材料的親和力增加，更易潤濕；并且也增強了液滴的擴散能力。

隨著越多的溶劑與基底接觸，溶劑的擴散也會增加。研究人員仍然需要觀測谷物和微孔的準確大小或分布，這需要準確調整并提高溶脹作用和隨之而來的溶解階段。

參考連接：Scientists Share Insights into Wetting of Soluble Polymer Substrates

本文由編輯部楊鵬程提供素材，嚴祥銀編譯。