Vidareutvecklad teknik gör det möjligt att mäta masstrans...

Vidareutvecklad teknik gör det möjligt att mäta masstransport av vätskor i avancerade material

Pressmeddelande från SIK - Institutet för Livsmedel och Bioteknik

Pasta vill vi helst ha al dente, tuggmotståndet ska kännas rätt med andra ord. För att den ska bli det krävs att stärkelsen i pastan har svällt lagom mycket.

– Hur vattnet kommer in i pastan är, hur otroligt det än kan låta, relaterat till hur en blöja suger upp vätska. I blöjan är det superabsorberande polymerer (SAP) som absorberar och håller kvar vätska och ser till att användaren är torr. Den gemensamma nämnaren mellan SAP och pasta är just hur vätskan kommer in i mikrostrukturen, hur den transporteras och hur den hålls kvar, säger SIK-doktoranden Joel Hagman som nu lägger fram sin avhandling.

Att kunna kontrollera upptag och frisättning av vätskor och andra ämnen är av yttersta vikt för industrier som producerar mat, läkemedel och hygienartiklar.

– Eftersom strukturen på mikroskopisk skala är avgörande för hur masstransporten fungerar är det viktigt att ta reda på hur olika strukturer bidrar på olika nivåer. Exempelvis kan man tänka sig att ett tätare material ger långsam masstransport och stabilitet. Ett glesare material ger däremot snabbare masstransport, beroende på storleksförhållandet mellan öppningarna i strukturen och molekylerna som transporteras, förklarar Joel Hagman.

En viktig del när det gäller forskning på nya material samt optimering av befintliga material är att det finns olika tekniker för att mäta och karaktärisera materialens egenskaper. De flesta mjuka material är heterogena, vilket betyder att masstransportegenskaperna varierar beroende på var i strukturen man är. Därför är det viktigt att utveckla tekniker för att mäta masstransport lokalt i strukturen.

– Syftet med mitt doktorandprojekt har varit att vidareutveckla en teknik som tillåter att man kan mäta masstransport i olika material direkt, i ett lasermikroskop. Fördelen med att kunna mäta direkt i mikroskopet är att man får en hög återkoppling på vilken typ av struktur som ger upphov till olika sorters masstransport.

Tekniken bygger på att man tillsätter en liten mängd ljuskänsliga molekyler till materialet, bleker sönder en liten del av molekylerna och sedan mäter hur de blekta respektive oblekta molekylerna rör sig.

Resultaten i avhandlingen visar hur man genom att utveckla tekniken gör det möjligt att mäta i mera avancerade material än vad som tidigare varit möjligt. Exempel på sådana är dels material som har svårtolkad mikrostruktur, dels material där mikrostrukturen är dynamisk och ändras i takt med masstransporten. De slutsatser som presenteras visar såväl på nya sätt att använda tekniken som på nya upptäckter i de material som använts under själva teknikutvecklingen.

Avhandlingens titel är ”Structure Dynamics and Heterogeneity in Soft Materials Determined by FRAP”. Disputationen äger rum den 8 juni 2012 i sal KC i kemihuset på Chalmers, Göteborg. Opponent är Taco Nicolai från Polymères, Colloïdes, Interfaces vid Université du Maine, Le Mans, Frankrike.