Adsorción secuencial aleatoria de partículas de Pickering en superficies de gotas de emulsión esféricas

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Coloides y Superficies
• Ciencia de Materiales
• Química Computacional

Sus antecedentes:

• Las emulsiones de Pickering se utilizan cada vez más en productos farmacéuticos y alimentos por su estabilidad y baja toxicidad.
• La adsorción de partículas en la interfaz de la emulsión es clave para las propiedades de la emulsión, pero es compleja para partículas no esféricas.
• Los modelos existentes a menudo simplifican la forma de las partículas y las interacciones superficiales, lo que limita la precisión predictiva.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un nuevo modelo para la adsorción secuencial aleatoria (RSA) de partículas en superficies de gotas de emulsión.
• Investigar la influencia de la forma de la partícula (esférica vs. alargada), el tamaño y las propiedades interfaciales en la adsorción.
• Proponer una función de superficie disponible (ASF) mejorada y modelos generalizados de evolución de la cobertura.

Principales métodos:

• Se emplearon simulaciones de Monte Carlo (MC) para modelar el proceso RSA tanto para partículas esféricas como alargadas.
• Los parámetros investigados incluyeron la polidispersidad de las partículas, la relación tamaño de la gota a partícula, el ángulo de contacto y la concentración de partículas.
• Se utilizó la metodología de superficie de respuesta para establecer modelos generalizados de evolución de la cobertura basados en datos de simulación.

Principales resultados:

• Se propuso un nuevo exponente dependiente de la cobertura para la función de superficie disponible (ASF), superando a los modelos de exponente fijo.
• Para partículas en forma de cápsula (relación de aspecto ε=2), se observó una mayor cobertura y tasas de adsorción más rápidas.
• Los modelos generalizados mostraron alta precisión, con errores porcentuales absolutos medios inferiores al 2,63% para partículas esféricas y al 6,58% para partículas alargadas.

Conclusiones:

• El modelo RSA desarrollado y la expresión ASF propuesta predicen con precisión la adsorción de partículas en superficies de gotas de emulsión curvas, considerando la forma de la partícula.
• Los hallazgos proporcionan un marco teórico más sólido para el diseño de emulsiones de Pickering estables con funcionalidades específicas.
• Este trabajo mejora la comprensión de los fenómenos interfaciales en sistemas coloidales complejos relevantes para diversas aplicaciones industriales.