Físicos experimentais da Universidade de Massachusetts Amherst relatam hoje que desenvolveram um rápido, novo processo dinâmico para embrulhar gotículas de líquido em folhas de polímero ultrafino, então, o que antes era um processo meticuloso que levava dezenas de minutos, agora pode ser feito em uma fração de segundo.

Professor de física Narayanan Menon, com o atual pesquisador de pós-doutorado Deepak Kumar, ex-pós-doutorado Joseph Paulsen e professor de ciência de polímeros Thomas Russell, relatar suas descobertas na edição atual da Ciência . Paulsen está agora na Syracuse University.

Como Menon explica, muitos grupos de pesquisa em todo o mundo estão trabalhando no problema de embrulhar gotículas de líquido para estabilizar as emulsões, que pode ser útil em sistemas de entrega de drogas, por exemplo, ou para remediar derramamentos de óleo.

O método usual é usar uma camada de fluido que atua como um surfactante para manter os óleos e a água em suspensão. A maionese é uma emulsão de óleo e água, Menon observa, com clara de ovo como o surfactante que o mantém em suspensão. Mas uma camada de surfactante líquido não tem rigidez, não pode ter uma forma. Os pesquisadores da UMass Amherst procuravam um envoltório com rigidez finita.

Ele diz, "Digamos que eu lhe peça para embrulhar uma bola de basquete e lhe dou fita adesiva e papel. Você faz o melhor que pode, mas não vai sair muito bem. Haverá lacunas e sobreposições. Com nosso novo processo, você joga a bola de basquete no jornal, e sai perfeitamente embrulhado. "

Menon acrescenta, "Se você está pensando em fazer esse tipo de embrulhamento repetidamente, velocidade e facilidade de uso fazem toda a diferença. A solução rápida e simples que Kumar encontrou é um grande avanço, e uma vez que ele o dominou e identificou os parâmetros mais importantes, ele descobriu que podia ser aventureiro e fazer diferentes formas. Mostramos que fizemos cubos e um tetraedro, por exemplo."

Também, "Os materiais são polímeros e líquidos comuns, apenas óleo e água. Não são necessários ingredientes mágicos, e podemos sair livremente das gotículas de óleo na água e vice-versa. As costuras são mantidas no lugar pela antipatia do fluido interno pelo fluido externo, para que as bordas da embalagem se encontrem bem na costura e não haja sobreposição ou lacuna. "

Kumar, primeiro autor do artigo, destaca que a nova técnica explora a dinâmica rápida do impacto das gotas para atingir o envoltório das gotas de óleo por filmes de polímero ultrafinos em uma fase aquosa. "Apesar da violência de eventos espirrando, o processo produz invólucros de forma robusta que têm um formato ideal para maximizar o volume do fluido encerrado e têm costuras quase perfeitas, "Ele e seus colegas escreveram." Nós alcançamos embalagens de formas tridimensionais direcionadas ajustando os limites bidimensionais dos filmes e mostramos a generalidade da técnica produzindo embalagens de óleo em água e água em óleo. "

Fatores importantes envolvidos no sucesso prático do novo método, Kumar observa, são a densidade do fluido da gota e o tamanho da gota em relação ao tamanho da folha fina de polímero. Menon brinca, "Não funciona se você jogar uma bola de basquete em um lençol, nem em um selo postal. O tamanho da gota e da folha devem estar relacionados. "

Um bônus inesperado deste trabalho, os autores apontam, é que eles alcançaram não apenas o sucesso prático, mas eles foram capazes de responder a parte da questão científica mais profunda do mecanismo. Kumar diz, “Propomos algumas ideias, mas não temos a resposta para todas as perguntas. "

Menon diz que espera que os físicos experimentais que lerem sobre este trabalho compreendam rapidamente que "é tecnicamente fácil e você deve fazer isso sozinho. Na verdade, você deve pegá-lo e seguir em direções que não pensamos. Esperamos que outros pesquisadores pensem em mais e diferentes aplicações do que nós mesmos. Se você quiser adicionar complexidade, você pode colocar uma camada ou um padrão no interior da embalagem, ou você pode adicionar uma janela para torná-lo um pouco gotejante. Depois de saber como fazer a técnica, não é exigente. "