Studio della sedimentazione di sospensioni colloidali modello per mezzo di centrifuga analitica

I processi di sedimentazione, consistenti nella separazione per gravità naturale o in centrifuga di particelle disperse, oltre a presentare forti ricadute applicative, presentano grande interesse anche per scienze quali la geofisica o la biologia. Di recente, la sedimentazione di particelle colloidali è inoltre diventata un eccellente banco di prova per teorie fondamentali di fisica statistica, per la possibilità di “accordare” accuratamente le interazioni tra tali particelle. In quest’ambito si inquadra il mio lavoro di tesi, che ha avuto come scopo primario la verifica sperimentale di predizioni numeriche sulla sedimentazione di sfere attrattive e di sospensioni “non browniane”. Questi due lavori prevedono rispettivamente che, in presenza di forti interazioni attrattive, la velocità di sedimentazione vs aumenti con la concentrazione c di particelle e che, per sistemi dove l’agitazione browniana sia trascurabile, gli effetti di concentrazione siano sensibilmente minori di quelli noti per particelle browniane. L’elaborato di tesi illustra nel dettaglio le misure sperimentali da noi compiute con tecniche di centrifugazione analitica e l’analisi numerica sviluppata al fine di vagliare le predizioni contenute nei lavori citati. A tal fine, si è utilizzato un sistema modello costituto da particelle colloidali polimeriche, tra cui possono essere introdotte interazioni attrattive quantitativamente controllabili attraverso l’aggiunta di un tensioattivo che forma aggregati micellari. I risultati principali ottenuti possono essere così sintetizzati: a) Si è ottenuta una prima verifica sperimentale dell’incremento di vs con la concentrazione c indotta da forze attrattive, in buon accordo con le previsioni numeriche. b) Si è mostrato come, all’aumentare della gravità artificiale in centrifuga (che rende meno rilevanti i contributi di diffusione browniana), la dipendenza di vs da c si avvicini ai valori previsti. c) Le misure di csed, che non sembra dipendere apprezzabilmente dalla concentrazione iniziale, mettono invece in discussione la generalità delle osservazioni riportate in un precedente lavoro sperimentale.