Forscher der Universität von Pittsburgh haben ein neues mathematisches Modell zur Beschreibung von granularen oder körnigen Mischungen entwickelt. Dabei fanden die Wissenschaftler heraus, dass derartige Teilchenmischungen unter bestimmten Umständen durch die bloße Zugabe von Wasser aufgetrennt werden. Dies könnte zur Vereinfachung einer Reihe von Prozessen in der pharmazeutischen sowie in der petrochemischen Industrie führen. Die Studie ist in dem Fachblatt Physical Review Letters (Band 90, Referenznummer 184301) abgedruckt.
Die Wissenschaftler Hongming Li und Joseph McCarthy untersuchten in ihrer Arbeit die Kräfte, die zwischen jeweils zwei Körnern in einem Gemisch aus zwei unterschiedlichen Kornsorten auftreten. Jeder Sorte ist dabei eine bestimmte Größe, Dichte sowie eine “Wasseraffinität” zugeordnet. Letztere legt fest, ob das betreffende Korn Wasser anzieht oder abstößt.
Um nun zu untersuchen, unter welchen Umständen sich derartige Mischungen durch bloßes Schütteln entmischen lassen, verglichen die Forscher die Anziehungskräfte, die zwischen zwei Körnern der gleichen Sorte wirken, mit denen zwischen zwei verschiedenen Körnern. Wenn sich verschiedene Körner weniger stark anziehen als gleichartige, so sollte sich die Mischung beim Schütteln entmischen und umgekehrt.
Dem mathematischen Modell zu Folge kann nun unter bestimmten Umständen die Zugabe von Wasser zur Auftrennung der Kornmischung beitragen ? nämlich genau dann, wenn der eine Bestandteil der Mischung Wasser anzieht, während der andere es abstößt. Die Oberflächen der beiden Kornsorten müssen daher hydrophil (wasserliebend) beziehungsweise hydrophob (wasserabstoßend) sein.
Li und McCarthy haben die Vorhersagen ihrer Theorie bereits in Experimenten größtenteils bestätigt. Als Testmischung dienten dabei große Mengen roter und grüner Kugeln, die sich in ihrer Größe sowie in ihrer Oberflächenbeschaffenheit unterschieden. Die Forscher hoffen, dass ihre Arbeit nun zu einfacheren Herstellungsverfahren etwa in der Ölindustrie beitragen kann.
Stefan Maier
