p À medida que o interesse e a demanda por nanotecnologia continuam a aumentar, assim como a necessidade de impressão e pulverização em nanoescala, que depende do depósito de pequenas gotas de líquido em uma superfície. Agora, pesquisadores da Universidade Tsinghua, em Pequim, desenvolveram uma nova teoria que descreve como essa gota nanométrica se deforma e se quebra ao atingir a superfície. p O modelo, discutido em sua publicação que aparece esta semana em Física dos Fluidos , poderia ajudar os pesquisadores a melhorar a qualidade de impressão e revestimento em nanoescala, importante para tudo, desde impressão e revestimento de dispositivos e estruturas minúsculas até máquinas de impressão 3-D e robôs.

p Quando se trata de pulverizar revestimentos, por exemplo, quanto menores e mais rápidas as gotas são quando atingem a superfície, melhor será a qualidade do revestimento, disse Min Chen, professor do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Tsinghua. Contudo, em certas velocidades de impacto, as gotas vão se quebrar e espirrar, estragando o revestimento.

p Então, para melhorar as técnicas de impressão e pulverização, precisamos entender melhor as condições que causam a deformação das gotículas quando atingem a superfície, bem como como eles quebram. Mas, como é muito difícil experimentar gotículas nanométricas, os pesquisadores costumam confiar em simulações de computador.

p Bu-Xuan Li e Xin-Hao Li, junto com Chen, usou uma técnica chamada simulação de dinâmica molecular, em que simularam cada molécula que compõe uma gota de água. Cada gota, consistindo em cerca de 12, 000 moléculas, tem cerca de 8,6 nanômetros de diâmetro e atinge a superfície a velocidades de algumas centenas de metros por segundo. O computador simula o que acontece quando a coleção de moléculas de água atinge uma superfície plana.

p "Desenvolvemos um modelo analítico para descrever o processo de deformação e outro para descrever o processo de ruptura, "Chen disse. O modelo de deformação melhora o trabalho anterior da equipe, "mas o modelo de separação é totalmente novo."

p O modelo de separação combina teoria com os resultados das simulações, fornecendo uma fórmula que os pesquisadores podem usar para calcular quando uma gota se separará. De acordo com Chen, o modelo está pronto para uso em aplicativos.

p Uma limitação é que o modelo só foi verificado para funcionar com gotículas em nanoescala, e não para gotas maiores. "A razão é que a forma como uma gota se quebra é diferente em macro e nanoescala, "Bu-Xuan Li disse.

p O modelo também se aplica aos chamados fluidos newtonianos, como a água. Os pesquisadores agora estão trabalhando no desenvolvimento de um modelo para fluidos não newtonianos, como o óleo cru ou a mistura pegajosa de amido de milho e água às vezes conhecida como Oobleck. Por exemplo, um modelo não newtoniano seria necessário para polímeros e biomateriais de impressão 3-D, como tecidos e órgãos humanos.

p O modelo também é aplicável para descrever como as gotas de água colidem com aeronaves e formam gelo, o que é um risco para a segurança. Essas gotas de água, suspenso nas nuvens, normalmente variam de 20 a 50 micrômetros - maiores do que aqueles nas simulações. Ainda, Chen disse, seu modelo é útil porque não se sabe muito sobre como essas gotas de água colidem com as aeronaves.