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dc.contributor.advisorRitacco, Hernán
dc.contributor.authorDomínguez, Claudia Marcela
dc.date2021-12-09
dc.date.accessioned2022-02-25T13:07:24Z
dc.date.available2022-02-25T13:07:24Z
dc.date.issued2021
dc.identifier.other2021-1818does_AR
dc.identifier.urihttps://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/5863
dc.description.abstractLas espumas líquidas son sistemas extremadamente complejos que están presentes en muchos sistemas físicos, industrias y procesos, así como en la vida cotidiana. Las espumas líquidas son sistemas bifásicos en estado metaestable formados por una dispersión de burbujas de gas en una matriz líquida continua. La metaestabilidad se consigue por adición de agentes químicos estabilizantes, generalmente surfactantes o tensioactivos. Estos agentes estabilizan las espumas ralentizando los procesos por los cuales la espuma desaparece: el drenaje, el coarsening y la coalescencia. Ninguna de las tres dinámicas mencionadas se entiende completamente, sin embargo, la última, la coalescencia, es por mucho la menos entendida de todas. Gran parte de la complejidad de estos sistemas viene de la necesidad de estudiar el sistema a escalas espaciales y temporales muy amplias. Por ejemplo, las moléculas de tensiactivos tienen tamaños nanométricos, las interfaces a las que se adsorben también, los films líquidos en una espuma alcanzan los micrones, pero las burbujas pueden tener tamaños que varían entre micrones a centímetros. Las espumas en sí, pueden tener alturas de decenas de metros. Igual sucede con las escalas temporales, la dinámica de adsorción de un tensioactivo simple está en el orden de los milisegundos, los tiempos de ruptura de un film líquido en microsegundos, pero la dinámica de drenaje dura desde minutos a horas, mientras que la de coarsening de horas a días o incluso meses, así como las espumas, algunas de las cuales pueden permanecer en estado metaestable por meses. Este trabajo de tesis doctoral se aboca al estudio de la dinámica de espumas líquidas con dos objetivos. Por un lado, pretende aportar al entendimiento de los procesos colectivos en la dinámica de colapso y coalescencia, la menos entendida, y por otro a la formulación de espumas responsivas o inteligentes. Se estudian los sistemas a todas las escales espaciales y temporales, desde la dinámica de adsorción de los tensiactivos hasta la estabilidad de espumas macroscópicas. Para tal fin se han usado una gran cantidad de técnicas experimentales, muchas de las cuales han sido desarrolladas específicamente en el curso de esta tesis doctoral. Entre estas destaca el análisis del sonido emitido por las espumas durante el proceso de colapso. En base a estos experimentos, demostramos que ciertas espumas se organizan en estados críticos, compatibles con la dinámica en sistemas que exhiben criticalidad auto- organizada (Self-organized Criticality, SOC). Por otro lado, hemos logrado formular espumas inteligentes cuya estabilidad puede ser modulada, de forma reversible, por cambios de temperatura y pH. Estos sistemas están basados en complejos mezcla de polieletrolitos y tensioactivos de cargas opuestas. En el caso del sistema responsivo a temperatura, se formuló en base a un complejo formado por un tensiactivo catiónico, el DTAB, con un co-polielectrolito termosensible de alginato de sodio y PNIPAam, que responde a cambios de temperatura modificando las propiedades de elasticidad superficial de la interface agua-aire, con un correlato directo en la estabilidad de la espuma. El otro sistema está formulado en base a un polieletrolito, el PAA, cuya carga depende del pH, y un tensioactivo Gemini catiónico (G12). Demostramos que el mecanismo de respuesta en este caso es consecuencia de que los cambios de pH modifican la dinámica de adsorción interfacial de los complejos PAA/G12 alterando significativamente, y de forma reversible, la estabilidad de las espumas formuladas con ellos. Nunca antes se habían formulado espumas inteligentes en base a complejos polímero/surfactante, siendo los dos sistemas presentados en esta tesis los primeros en ser formulados.es_AR
dc.description.abstractLiquid foams are extremely complex systems that are present in many physical systems, industries, and processes, as well as in everyday life. Foams are biphasic systems in a metastable state formed by a dispersion of gas bubbles in a continuous liquid matrix. Metastability is obtained by adding stabilizing chemical agents, generally surfactants. These agents stabilize the foams by slowing down the processes by which the foam disappears: drainage, coarsening and coalescence. None of the three dynamics mentioned is fully understood. However, the last one, coalescence, is by far the least understood of all. Much of the complexity of these systems comes from the need to study the system at very wide spatial and temporal scales. For example, surfactant molecules have nanometric sizes, as well as the interfaces to which they adsorb, liquid films in a foam reach thicknesses of microns, but bubbles can have sizes that vary from microns to centimeters. The foams themselves can have heights measured in meters. The same happens with time scales, the adsorption dynamics of a simple surfactant is in the order of milliseconds, the breakdown times of a liquid film in microseconds, but the drainage dynamics lasts from minutes to hours, while that of coarsening take hours to days or even months, as well as foams, some of which can remain in a metastable state for months. This doctoral thesis work focuses on the study of the dynamics of liquid foams with two objectives. On the one hand, it expects to contribute to the understanding of collective processes in the dynamics of collapse and coalescence, and, on the other hand, to the formulation of responsive or intelligent foams. Systems at all spatial and temporal scales are studied, from the adsorption dynamics of surfactants to the stability of macroscopic foams. To this end, a large number of experimental techniques have been used, many of which have been specifically developed in the course of this thesis. Among these, the analysis of the sound emitted by the foams during the collapse process stands out. Based on these experiments, we demostrate that certain foams organize themselves into critical states, compatible with dynamics in systems exhibiting Self-Organized Criticality (SOC). Moreover, we have managed to formulate smart foams whose stability can be reversibly modulated by changes in temperature and pH. These systems are based on a complex mixture of polyeletrolites and oppositely charged surfactants. In the case of the temperature- responsive system, it was formulated based on a complex formed by a thermosensitive co- polyelectrolyte of sodium alginate and PNIPAam, which responds to changes in temperature by modifying the properties of surface elasticity of the water-air interfaces, with a direct correlate in foam stability. The other system is formulated based on a polyeltrolite, PAA, whose charge depends on pH, and a cationic Gemini surfactant. We show that the response mechanism in this case is a consequence of the fact that the changes in pH modify the interfacial adsorption dynamics of the PAA / G12 complexes, altering the stability of the foams formulated with them significantly and reversibly. Smart foams based on polymer / surfactant complexes had never been formulated before, the two systems presented in this thesis being the first to be formulated.es_AR
dc.formatapplication/pdfes_AR
dc.format.extent[12], ii, 214 p.es_AR
dc.language.isospaes_AR
dc.rightsReconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 (CC BY-NC-ND 4.0)es_AR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/es_AR
dc.subjectFísica.es_AR
dc.titleFísica y fisicoquímica de espumas líquidas : espumas inteligenteses_AR
dc.typetesis doctorales_AR
bcuns.collection.nameBiblioteca Digital Académicaes
bcuns.collection.acronymBDAes
bcuns.collection.urlhttp://tesis.uns.edu.ar/es
bcuns.collection.institutionBiblioteca Central de la Universidad Nacional del Sures
bcuns.depositorylibrary.nameBiblioteca Central de la Universidad Nacional del Sures
bcuns.author.affiliationUniversidad Nacional del Sur. Departamento de Físicaes_AR
bcuns.author.affiliationConsejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicases_AR
bcuns.advisor.affiliationUniversidad Nacional del Sur. Departamento de Físicaes_AR
bcuns.advisor.affiliationConsejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicases_AR
bcuns.defense.cityBahía Blancaes
bcuns.defense.provinceBuenos Aireses
bcuns.defense.countryArgentinaes
bcuns.programme.nameDoctorado en Físicaes_AR
bcuns.programme.departmentDepartamento de Físicaes_AR
bcuns.thesisdegree.nameDoctor en Físicaes_AR
bcuns.thesisdegree.grantorUniversidad Nacional del Sur. Departamento de Físicaes_AR
uns.type.publicationVersionacceptedes_AR
bcuns.depositarylibrary.acronymEUNes
bcuns.subject.keywordsEspumas líquidases_AR
bcuns.subject.keywordsTensoactivoses_AR
bcuns.subject.keywordsEspumas responsivases_AR
dcterms.accessRights.openAireinfo:eu-repo/semantics/openAccesses_AR


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