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Structure-Property Relations in Aqueous Foam and Their Control on a Molecular Level

Description du projet

Étude des relations structure-propriété à plusieurs échelles des interfaces liquide-gaz des mousses

Les mousses, qui sont des dispersions de bulles de gaz dans un liquide, ont de nombreuses applications, notamment en matière d’isolation, d’emballage et de rembourrage. L’amélioration du contrôle de la structure et des propriétés moléculaires de la mousse repose sur une connaissance approfondie des phénomènes qui se produisent à l’interface liquide-gaz. Il s’agit notamment d’interactions électrostatiques qui peuvent être modifiées par l’ajout de différents mélanges de molécules tensioactives, telles que des protéines, des agents tensioactifs et des polyélectrolytes, et par l’ajustement des propriétés de l’électrolyte. Le projet SUPERFOAM, financé par le Conseil européen de la recherche, caractérisera les structures moléculaires et la dynamique des interfaces aqueuses dans les mousses grâce à la spectroscopie optique non linéaire et à d’autres sondes sensibles à la surface. Ces connaissances serviront à prédire les relations structure-propriété à de plus grandes échelles de longueur, ce qui permettra d’améliorer la conception sur mesure destinée à la fonctionnalité.

Objectif

Foams are of enormous importance as we find them in many technological relevant applications and food products. Foams as hierarchical materials are dominated by the arrangement and distri-bution of gas bubbles on a macroscopic scale, as well as by thickness and composition of lamella on a mesoscopic scale. Liquid-gas interfaces are, however, the building block of foam with over-whelming importance as their molecular properties easily dominate hierarchical elements on larger length scales. In order to formulate foam with specific properties, its structure must be controlled at the molecular level of a liquid-gas interface. Here, the molecular composition, molecular order and interactions such as electrostatics dominate, and thus must be addressed with molecular level probes that can provide access to both interfacial solvent and solute molecules. Specifically, mo-lecular structures of aqueous interfaces can be modified by adding different mixtures of surface active molecules such as proteins, surfactants and polyelectrolytes, and by adjusting electrolyte properties. This is achieved by varying pH, introducing ions at different ionic strengths as well as by changing viscosities. Such model systems will be characterized with nonlinear optical spectroscopy amongst other surface sensitive probes. The gained information will be used to deduce properties of structures on larger length scales such as lamella, bubbles in a bulk liquid - as a precursor of foam - and finally macroscopic foam. For each length scale, experiments will be performed to gain access to molecular buildings blocks at liquid-gas interfaces and their effects on other hierarchical elements. These experiments thus provide essential information on foam stability and bubble coalescence, they can be used to verify structure-property relationships and to advance our understanding of foam on a molecular basis.

Régime de financement

ERC-STG - Starting Grant

Institution d’accueil

UNIVERSITAET MUENSTER
Contribution nette de l'UE
€ 1 147 569,96
Adresse
SCHLOSSPLATZ 2
48149 MUENSTER
Allemagne

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Région
Nordrhein-Westfalen Münster Münster, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 147 569,96

Bénéficiaires (2)