p Se você já tentou levantar uma fatia de pizza coberta de água quente, queijo derretido, você sem dúvida encontrou o longo, cordões de queijo que ligam uma fatia de pizza a outra. Continue levantando a fatia de pizza e essas pontes de queijo quebram, cobrindo o prato, mesa (ou mesmo seu colo) em comprimento, filamentos finos de queijo. Embora isso seja apenas um pequeno inconveniente com pizza, é um problema antigo na indústria, onde líquidos com propriedades semelhantes às do queijo derretido - chamados de fluidos viscoelásticos - precisam ser dispensados ​​de forma limpa e rápida. p Agora, os cientistas desenvolveram uma nova técnica que usa rotação para quebrar essas pontes de líquido. Suas descobertas, publicado em 11 de junho de 2021 em PNAS , poderia melhorar a velocidade e precisão da distribuição de fluidos viscoelásticos, em aplicações que vão desde a produção de placas de circuito e processamento de alimentos até engenharia de tecidos vivos e impressão 3D.

p "Fluidos viscoelásticos, como ketchup, massa boba e pasta de dente, têm propriedades muito estranhas - quando espremido lentamente, eles fluem como um fluido, mas em velocidades mais rápidas, eles agem como um sólido elástico, "disse o co-primeiro autor, San To Chan, quem é um Ph.D. aluno e JSPS DC2 Fellow na Unidade de Micro / Bio / Nanofluídica do Instituto de Ciência e Tecnologia da Universidade de Graduação (OIST) de Okinawa. "Essas propriedades exclusivas tornam a distribuição desses fluidos bastante difícil."

p Atualmente, o método padrão na indústria envolve retirar o bico da superfície onde o líquido foi depositado. Embora isso efetivamente quebre a ponte, ele puxa o líquido depositado em um longo, pico fino, conhecido como cauda capilar. Se a ponte líquida quebrar em vários lugares, pequenas gotas de fluido, chamadas gotículas de satélite, também forma. Caudas capilares e gotículas de satélite podem contaminar produtos ou causar curto-circuito nos chips eletrônicos.

p "Quanto mais alto o bico é retraído, quanto mais longa a cauda capilar, então, quanto maior a chance de contaminação, "Chan explicou." Como o bico não pode ser levantado muito alto, a ponte líquida é mais espessa e leva mais tempo para quebrar, o que retarda todo o processo de distribuição. "

p Para superar esses desafios, Chan e seus colegas conceberam uma solução simples:em vez de esticar a ponte líquida, pode ser desestabilizado por meio de torção.

p No estudo, a equipe de pesquisa testou essa ideia em óleo de silicone viscoelástico, que é 60, 000 vezes mais viscoso que a água. Os cientistas colocaram uma gota de óleo de silicone entre as placas superior e inferior. Usando imagens de alta velocidade, eles descobriram que quando a ponte líquida foi torcida girando a placa superior, causou uma rachadura no meio do caminho entre as extremidades da ponte líquida. A rachadura então se espalhou para dentro da borda em direção ao centro, cortar a ponte em duas partes sem formar caudas capilares ou gotas de satélite.

p Mais importante, este processo demorou cerca de um segundo, em comparação com os dez segundos normalmente necessários para dispensar o mesmo fluido usando o método de retração convencional.

p Para a próxima etapa, os cientistas descobriram o mecanismo subjacente que faz com que a ponte líquida se quebre quando colocada sob torção. Eles se uniram a um laboratório de pesquisa da Universidade de Tecnologia de Eindhoven, que simulou o que Chan e seus colegas observaram experimentalmente. As simulações forneceram informações concretas sobre como a ponte líquida reagiu, validando o que os cientistas suspeitavam:a rachadura foi causada por 'fratura de borda'.

p "Isso é particularmente impressionante, pois a fratura de borda foi caracterizada como um fenômeno realmente indesejável que os cientistas tentam impedir de ocorrer, "disse o Dr. Simon Haward, que é o líder do grupo para Unidade Micro / Bio / Nanofluídica. "Esta é a primeira vez que se descobriu que uma fratura de borda tem uma aplicação benéfica."

p Na próxima fase da pesquisa, a equipe planeja experimentar diferentes fluidos viscoelásticos para confirmar que o mesmo efeito se aplica. Eles também planejam aumentar ainda mais a velocidade do processo de distribuição, potencialmente combinando a rotação e a retração da placa superior.

p "Para muitos setores, trocar de um bico que retrai para um que gira é relativamente fácil, mas tem ramificações de longo alcance, "disse o autor sênior, Professora Amy Shen. "A distribuição de líquidos mais rápida e precisa pode reduzir o consumo de energia, e menos produtos contaminados podem significar que menos matéria-prima é usada. "