O uso de campos elétricos para modificar as propriedades de líquidos em contato com uma superfície pode ser usado em diversas aplicações, como eletroforese, onde uma corrente elétrica pode separar moléculas por tamanho. Pesquisadores da A * STAR desenvolveram agora uma técnica para investigar o efeito de campos elétricos nas propriedades de lubrificantes à base de óleo, que pode levar a novas aplicações em nanofluídica e nanotribologia.

Quando um líquido está confinado entre superfícies bem espaçadas, pode formar camadas ordenadas, levando a mudanças na viscosidade do líquido e na estrutura molecular. Compreender as propriedades mecânicas dessas camadas ordenadas é importante para o desenvolvimento de dispositivos nanotecnológicos e lubrificantes.

Isso levou Sean O'Shea e Eugene Soh do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais a desenvolver uma técnica para investigar se as propriedades mecânicas dos líquidos, como fluxo ou adesão de superfície, pode ser ajustado aplicando campos elétricos externos.

"Este é o tipo de questão de engenharia a ser abordada a fim de desenvolver superfícies 'inteligentes' para aplicações que requerem adesão eletricamente controlável, lubrificação ou fluxo, "diz O'Shea." No entanto, primeiro precisamos investigar a presença de quaisquer efeitos eletricamente induzidos significativos. "

Os estudos até agora usaram principalmente água ou líquidos iônicos porque sua natureza polar significa que eles são significativamente influenciados por campos elétricos. Contudo, o uso de líquidos iônicos é caro, então os pesquisadores usaram os lubrificantes mais convencionais undecanol e tetradecano, que consistem em hidrocarbonetos de cadeia longa que fornecem camadas ordenadas espessas.

Com um forte campo elétrico entre a ponta de um microscópio de força atômica (AFM) e um substrato de grafite submerso nos líquidos, os pesquisadores foram capazes de produzir camadas altamente ordenadas de hidrocarbonetos ao longo da superfície do grafite. Uma característica dessas camadas ordenadas é que elas dão origem a forças oscilatórias que podem ser medidas pelo AFM.

Embora forças oscilatórias tenham sido observadas quando nenhum campo elétrico foi aplicado, indicando camadas ordenadas no líquido perto da superfície, essas forças apareceram com muito menos frequência quando um forte campo elétrico foi aplicado através do undecanol, e um pouco menos freqüentemente em tetradecano.

Mas quando os líquidos eram fervidos a 140 graus Celsius para remover as pequenas quantidades de água presentes nos óleos, as forças oscilatórias permaneceram presentes mesmo em altas intensidades de campo elétrico.

"Nosso trabalho sugere que, além das mudanças na orientação da molécula, outro mecanismo, que surge da presença de vestígios de água, deve ser considerado quando os campos elétricos são aplicados, "diz O'Shea." Isso representa mais um passo mais perto de lubrificação controlável e / ou fluxo de líquido nas superfícies. "