피커링 에멀전

피커링 에멀전은 두 단계 사이의 인터페이스에 흡착되는 고체 입자(예: 콜로이드 실리카)에 의해 안정되는 에멀전이다. 이런 종류의 에멀젼은 1903년 월터 램스든에 의해 처음 효과가 인정되기는 했지만, 1907년 이 현상을 기술한 S.U. 피커링의 이름을 따서 명명되었다.^[1][2]

만약 기름과 물이 섞이고 작은 기름 방울들이 형성되어 물 전체에 흩어진다면, 결국 그 방울들은 합쳐져서 시스템의 에너지 양을 줄일 것이다. 그러나 혼합물에 고체 입자가 첨가되면 인터페이스 표면에 결합되어 물방울이 응결되지 않게 되어 에멀젼이 더욱 안정되게 된다.

입자의 친수성, 형태, 크기와 같은 성질은 에멀전의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 방울 표면에 대한 입자의 접촉각은 소수성의 특징이다. 만약 인터페이스에 대한 입자의 접촉각이 낮다면, 입자는 대부분 방울에 의해 젖게 될 것이고 따라서 물방울의 결합을 막을 가능성이 없을 것이다. 부분적으로 소수성이 있는 입자(즉, 접촉각 약 90°) 두 가지 액체에 의해 부분적으로 젖어있기 때문에 더 나은 안정제다. 안정화 에너지는 다음에 의해 주어진다.

${\displaystyle \Delta E\ =\pi r^{2}\gamma _{OW}(1- \cosa {\theta _{})OW}^{2}}$

여기서 r은 입자 반지름이고, ${\displaystyle {\gamma }_{}}$ ${\displaystyle O_{}}$ W ${\$는 인터페이스$$ 장력이고, ${\displaystyle {\theta }_{}}$ ${\displaystyle O_{}}$ W ${\$$OW}}$은 접촉각이다.

접촉 각도가 약 90°일 때 시스템 안정화에 필요한 에너지는 최소값이다.^[3] 일반적으로 입자를 우선시하는 위상은 에멀전 시스템의 연속 위상이 된다.

또한 액체-액체 인터페이스에서 입자의 높은 흡착 에너지로 인해 하나의 친수성과 하나의 친수성을 가지는 입자, 즉 암피힐릭 "자누스 입자"를 사용함으로써 피커링 유전의 안정성이 향상될 수 있다는 것이 입증되었다.^[4] 이는 폴리 전극을 이용한 에멀전 안정화를 관찰할 때 확연히 드러난다.

균질화 우유는 피커링 안정화 에멀전의 예다. 카제인(단백질) 단위는 우유 지방 구상체 표면에 흡착되어 계면활성제 역할을 한다. 카세인은 균질화 과정에서 손상되는 유지방 구상막(moukfat globule membrane)을 대체한다.

피커링 안정화를 위해 라텍스 입자를 사용한 다음 이들 입자를 융합해 콜로라도섬이라고 하는 투과성 껍질이나 캡슐을 형성하는 것이 가능하다.^[5] 게다가 피커링 에멀전 방울은 또한 마이크로 캡슐화 및 폐쇄적이고 과장이 불가능한 캡슐 형성에 적합한 템플릿이다.^[6] 이러한 형태의 캡슐화는 물 속 유화(위상 분리 수용액 분해)에도 적용될 수 있으며, 또한 되돌릴 수도 있다.^[7]

참고 항목

• 액체 구슬

참조