Colloids and the Depletion Interaction

کلوئیدها ذرات زیر میکرونی هستند که در طبیعت (شیر، خاک رس، خون) و محصولات صنعتی (رنگ‌ها، مایعات حفاری، غذا) در همه جا وجود دارند. مدت‌هاست که مشخص شده است که افزودن نمک یا پلیمر بر ویژگی‌های سوسپانسیون‌های کلوئیدی تأثیر می‌گذارد. به مصری ها فکر کنید که چند هزار سال پیش با افزودن صمغ عربی به ذرات دوده جوهر را مهندسی کردند. ناآگاهانه، آنها از لنگر انداختن پلی ساکاریدها بر روی کلوئیدها برای تثبیت ذرات دوده استفاده می کردند که در نهایت جوهری برای نوشتن روی پاپیروس فراهم می کرد. تأثیر بارها و پلیمرهای متصل به سطح ذرات کلوئیدی بر پایداری آنها در قرن گذشته به طور گسترده ای درک و مطالعه شده است. اما تأثیرات گریزناپذیرتر، هر چند در همه جا، افزودن پلیمرهای آزاد و کلوئیدهای کوچک به عنوان مواد تخلیه‌کننده به پراکندگی‌های کلوئیدی اخیراً مورد توجه قرار گرفته است. در دهه‌های اخیر مشخص شده است که افزودن چنین مواد تخلیه‌کننده به فرد اجازه می‌دهد تا برهمکنش‌های بین کلوئیدها را تنظیم کرده و از این طریق ثبات، ساختار و خواص رئولوژیکی پراکندگی‌های کلوئیدی را کنترل کند. این کتاب مقدمه‌ای مختصر بر مبانی اثرات تخلیه و تأثیر آنها بر رفتار فاز پراکندگی‌های کلوئیدی ارائه می‌کند. این اصول اساسی بینش و حس شهودی مورد نیاز برای جداسازی مسائل مربوط به اثرات کاهش در مشکلات تکنولوژیکی و طراحی آزمایش‌های حیاتی را ارتقا می‌دهند. در یک فصل مقدماتی، نویسندگان یک دیدگاه تاریخی و کاربردهای اثرات کاهش نه تنها در علم کلوئید بلکه در زیست شناسی، پزشکی و فناوری ارائه می دهند. در فصل بعدی به اصول اولیه برهمکنش‌های کاهش، از جمله اثرات تخلیه‌کننده‌های ناهمسانگرد می‌پردازند. فصل بعدی اصول رفتار فاز در پراکندگی‌های کلوئیدی را پوشش می‌دهد، و به دنبال آن به سمت مخلوط‌های کلوئیدهای کروی با پلیمرها یا کلوئیدهای کوچک القاکننده نیروهای تخلیه می‌پردازد. در نهایت، نویسندگان اثرات کاهش در تعلیق کلوئیدهای میله مانند را در نظر می گیرند. در سراسر کتاب، توضیحات مفهومی با نتایج تجربی و شبیه سازی کامپیوتری همراه است. این یک کتاب ایده‌آل برای دانشجویان پیشرفته در مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد در شیمی فیزیک، مهندسی شیمی و فیزیک ماده نرم است. این دانش پایه ای از تعاملات تخلیه و رفتار فاز به طور کلی ارائه می دهد. دانشمندان و مهندسان با تجربه ای که روی پلیمرها، ذرات یا پراکندگی های کلوئیدی کار می کنند نیز ممکن است این کتاب را مفید بدانند.

Colloids are submicron particles that are ubiquitous in nature (milk, clay, blood) and industrial products (paints, drilling fluids, food). It has been known for a long time that adding salt or polymer influences the characteristics of colloidal suspensions. Think of the Egyptians who engineered ink by adding gum Arabic to soot particles a few thousand years ago. Unknowingly, they were taking advantage of the anchoring of the polysaccharides onto the colloids to provide the stabilization of the soot particles that eventually provided an ink to write on papyrus. The effect of charges and polymers attached to the surface of colloidal particles on their stability has been understood and studied extensively in the last century. But the more elusive, albeit ubiquitous, effects of the addition of free polymers and small colloids as depletants to colloidal dispersions have become in focus recently. In recent decades it has become clear that adding such depletants allows one to tune the interactions between the colloids and in this way control the stability, structure and rheological properties of colloidal dispersions. This book offers a concise introduction to the fundamentals of depletion effects and their influence on the phase behavior of colloidal dispersions. These fundamental principles promote insight and the intuitive sense needed to isolate issues related to depletion effects in technological problems and design critical experiments. In an introductory chapter, the authors provide a historical perspective and the applications of depletion effects not only in colloid science but also in biology, medicine and technology. In the subsequent chapter they address the basics of depletion interactions, including the effects of anisotropic depletants. The next chapter covers the basics of phase behavior in colloidal dispersions, followed by extensions towards mixtures of spherical colloids with polymers or small colloids inducing depletion forces. Finally, the authors consider depletion effects in suspensions of rod-like colloids. Throughout the book, conceptual explanations are accompanied by experimental and computer simulation results. This is an ideal book for advanced undergraduates and graduate students in physical chemistry, chemical engineering and soft matter physics. It provides the basic knowledge of depletion interactions and phase behaviour in general. Experienced scientists and engineers working on polymers, particles or colloidal dispersions, may also find this book useful.