Você está no escritório. Você digitou um relatório e imprimiu. Vá até a impressora e recupere o novo, papel impresso a jato de tinta. Enquanto você admira seu trabalho, você sabia que os cientistas consideram a carga das partículas na tinta líquida para melhorar a qualidade de impressão? Você estava ciente de que compreender as cargas das partículas permite que os engenheiros façam as tintas se agregarem (se juntarem) ou se dispersarem de acordo com essas interações das partículas?

Um surfactante é algo que é adicionado a um líquido (neste estudo), para fazê-lo atuar com outras superfícies. As pessoas usam surfactantes diariamente em casa com sabonetes, detergentes e xampus para ajudar a retirar a sujeira das superfícies. Os surfactantes também têm usos industriais importantes, como no revestimento de dutos para reduzir o arrasto. Como se pode imaginar, compreender como o efeito das cargas de partículas no líquido pode ter um impacto significativo sobre o quão bem os surfactantes funcionam e os sistemas funcionam de forma eficiente. Até agora, houve uma ausência de exploração de como o fluxo de líquidos afeta as cargas das partículas no líquido, superfícies e surfactantes.

Para investigar o fluxo, Cathy McNamee e Hayato Kawakami, da Shinshu University, construíram um aparelho onde combinaram um microscópio de força atômica, bomba peristáltica e câmera para capturar visualmente o líquido no processo de escoamento. Eles usaram partículas de sílica e bolachas de silício, ambos com superfícies carregadas negativamente na presença de surfactantes iônicos. Um surfactante iônico tem uma "cabeça" que atrai água e uma "cauda" que repele a água. Um surfactante negativo e positivo do mesmo comprimento de cadeia foi usado para determinar o efeito da carga sobre as forças, dodecilsulfato de sódio (tensoativo aniônico) e brometo de dodeciltrimetilamônio (tensoativo catiônico).

McNamee e Kawakami foram capazes de determinar que:

• A adsorção dos surfactantes às partículas pode mudar quando o fluxo do líquido altera as forças entre as partículas carregadas.
• Quando a carga do surfactante era a mesma da superfície, o fluxo de líquido não aumentou a adsorção dos surfactantes às superfícies das partículas, mas aumentou o número de íons perto das superfícies. As forças repulsivas interpartículas diminuíram ligeiramente.
• Quando a carga do surfactante era oposta às partículas, uma baixa concentração de fluxo de surfactante aumentou a adsorção dos surfactantes às superfícies das partículas. Isso mudava as forças interpartículas e poderia mudar as atrações para as repulsões se a concentração apropriada de surfactante fosse usada. Com altas concentrações de surfactante onde a carga das superfícies muda na ausência de fluxo, o fluxo tendeu a aumentar a rigidez do filme dos surfactantes adsorvidos.
• Pode ser possível controlar a capacidade de agregação de partículas carregadas com a taxa de fluxo se o tipo de surfactante e concentração apropriados forem usados.

O professor McNamee descobriu que a taxa de fluxo pode possivelmente ser usada para controlar a agregação e dispersão de partículas carregadas, permitindo menos uso de surfactante. Durante os usos do mundo real, como tratamento de água, é possível remover impurezas e substâncias nocivas usando cargas para coletar ou repelir certas substâncias. Até nossos corpos usam surfactantes habilmente, também. Sais biliares, (um surfactante!) ajuda na digestão. As aplicações potenciais desta pesquisa vão desde a medicina, como citômetro de fluxo para todos os aspectos da indústria.