Nova pesquisa da North Carolina State University, O MIT e a Universidade de Michigan descobriram que a textura da superfície das micropartículas em uma suspensão líquida pode causar atrito interno que altera significativamente a viscosidade da suspensão - tornando o líquido mais espesso ou mais fino. A descoberta pode ajudar a resolver problemas para empresas em áreas que vão desde produtos biofarmacêuticos à fabricação de produtos químicos.

"Ouvimos sobre problemas que as empresas estavam tendo com suspensões de bombeamento e ficamos curiosos sobre o que estava causando esses problemas, "diz Lilian Hsiao, professor assistente de engenharia química e biomolecular na NC State e autor principal de um artigo sobre o trabalho. "Dada a onipresença desses tipos de fluidos na indústria, ficamos surpresos por ninguém ter olhado sistematicamente para o papel da rugosidade da superfície antes. Isso acaba sendo um fator realmente importante na forma como esses fluidos carregados de partículas fluem. "

Usando uma combinação de simulações e experimentos de laboratório, os pesquisadores descobriram que o que estava retardando as suspensões era o atrito. Especificamente, o atrito se torna significativo quando partículas suficientes suspensas no líquido colidem umas com as outras. E quanto mais áspera a superfície das partículas, mais atrito eles geram quando entram em contato.

"É preciso energia para bombear uma suspensão líquida por meio de um cano ou tubo, e o atrito criado pela interação entre as partículas dissipa grande parte dessa energia, "Hsiao diz." Essa dissipação retarda o movimento da suspensão ou, se as partículas são muito ásperas, pode até pará-lo completamente. "Um vídeo demonstrando a diferença entre suspensões com partículas ásperas e suspensões com partículas lisas pode ser encontrado em www.youtube.com/watch?v=oXRl2IdwdhY.

Essa percepção dá às indústrias algumas opções:Elas podem reduzir o atrito projetando as partículas para ter superfícies mais lisas, ou podem aumentar a quantidade de energia dedicada ao movimento da suspensão através do tubo.

Contudo, os pesquisadores também descobriram que adicionar energia a uma suspensão que contém partículas ásperas também pode fazer com que a suspensão se expanda. Isso ocorre porque as partículas ásperas simplesmente ocupam mais espaço do que as lisas quando caem em suspensão. O resultado final é que colocar mais tensão de cisalhamento no sistema pode causar entupimento catastrófico se a suspensão se expandir muito.

"Este é um avanço fundamental na nossa compreensão da física das suspensões em fluxo, e deve ajudar engenheiros e cientistas a lidar com os desafios de fabricação que chamaram nossa atenção em primeiro lugar, "Hsiao diz.

"Agora estamos procurando maneiras de usar os princípios que descobrimos aqui para fazer o atrito trabalhar a nosso favor."

O papel, "Diagramas de estado reológico para coloides rugosos em fluxo de cisalhamento, "é publicado na revista Cartas de revisão física .