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Comment choisir les meilleures particules pour améliorer la stabilité de l'émulsion ? Comprendre l'impact de l'angle de contact sur la stabilité !
Avec la montée de la conscience environnementale, les émulsifiants traditionnels ont été de plus en plus remis en question, incitant les scientifiques à réexplorer la stabilité des liquides. Une technique appelée « émulsion de Ramsden » ou « émulsion de Pickering » a attiré l’attention car elle utilise des particules solides pour stabiliser l’émulsion. Cette technologie améliore non seulement la stabilité de l'émulsion, mais prend également en compte la protection de l'environnement et les coûts, devenant ainsi un pôle de recherche émergent.
L'émulsion de Ramsden est une émulsion stabilisée par des particules solides à l'interface eau-huile. En adsorbant les particules entre les deux phases, les particules peuvent empêcher efficacement l’agrégation des gouttelettes d’huile, améliorant ainsi la stabilité de l’émulsion.
Les émulsions traditionnelles sont composées d'eau et d'huile. Lorsque l'huile est mélangée à l'eau pour former une émulsion huile dans eau (H/E), les gouttelettes d'huile finissent par s'agréger en raison de la réduction de l'énergie. Cependant, lorsque des particules solides sont ajoutées, elles sont capables de se lier à la surface des gouttelettes d’huile, les empêchant de s’agréger les unes aux autres, rendant ainsi l’émulsion plus stable.
Les propriétés des particules, telles que l’hydrophilie, la forme et la taille, ainsi que la concentration d’électrolyte dans la phase continue et le rapport volumique des deux phases, affectent tous la stabilité de l’émulsion. L'angle de contact entre les particules et les gouttelettes d'huile est un indicateur important pour décrire l'hydrophilie des particules. Si l’angle de contact entre la particule et l’interface est faible, la particule est principalement mouillée par les gouttelettes d’huile, ce qui rend difficile d’empêcher l’agrégation des gouttelettes d’huile. Par conséquent, les particules partiellement hydrophiles sont plus idéales car ces particules peuvent être partiellement mouillées par les deux liquides en même temps et ainsi mieux se lier à la surface de la gouttelette d'huile.
La meilleure stabilité de l’émulsion peut être obtenue lorsque l’angle de contact entre les particules et les deux phases est de 90°, auquel cas l’énergie de stabilisation requise est à son plus bas.
Dans la plupart des cas, la phase de mouillage préférée pour les particules sera la phase continue dans un système d’émulsion. Prenons l’exemple du lait, qui est un type d’émulsion de Ramsden dans laquelle les unités de protéines du lait (caséine) s’adsorbent à la surface des globules gras du lait, agissant comme tensioactifs. Au cours du processus d’émulsification, la caséine remplace les membranes endommagées des globules gras du lait, améliorant ainsi la stabilité de l’émulsion.
Au cours des 20 dernières années, l'accent étant mis sur les problèmes liés aux émulsifiants traditionnels, les émulsions Ramsden ont suscité une nouvelle attention dans la recherche. Les nanoparticules synthétiques sont considérées comme le principal objet de recherche des stabilisateurs d'émulsion Ramsden, mais les particules organiques naturelles ont également progressivement reçu une attention particulière récemment. Ces particules naturelles sont non seulement économiques, mais sont également biodégradables et proviennent de ressources renouvelables.
Les émulsions de Pickering sont largement utilisées dans la récupération du pétrole et l’assainissement des eaux. Certains types d’émulsions de Pickering restent stables dans le tractus gastro-intestinal et présentent une résistance surprenante aux lipases, ce qui facilite leur utilisation dans les systèmes d’administration de médicaments par voie orale pour la digestion contrôlée des lipides et l’administration à la demande.
En fait, la stabilité des émulsions Ramsden peut également être améliorée en utilisant des « particules Janus » présentant une hydrophilie et une hydrophobicité différentes des deux côtés. Cette méthode est plus efficace car l'énergie d'adsorption des particules à l'interface liquide-liquide est plus élevée. De plus, les particules de latex peuvent également être utilisées pour stabiliser les émulsions Ramsden et fusionnées pour former des coques ou des capsules perméables. Cette forme d'encapsulation peut également être appliquée aux émulsions eau dans eau.
Ces particules de latex Ramsden peuvent être utilisées non seulement comme modèles pour la microencapsulation afin de former des capsules fermées et imperméables, mais peuvent également être utilisées pour fabriquer des émulsions eau dans eau (c'est-à-dire une dispersion d'une solution aqueuse de polymère à phases séparées) . De telles techniques d’encapsulation peuvent être conçues pour être réversibles dans différents environnements. Les microbulles stabilisées par Pickering peuvent également montrer une valeur potentielle dans l'application d'agents de contraste à ultrasons.
Avec l'approfondissement des recherches sur la stabilité des émulsions, les scientifiques découvrent de plus en plus l'importance de facteurs tels que la sélection des particules, le contrôle de l'angle de contact et les caractéristiques de surface pour améliorer la stabilité des émulsions. À l'avenir, quelles autres avancées et applications les scientifiques réaliseront-ils ?
