Você pode nunca ter ouvido falar do efeito capilar, mas é algo com que você lida toda vez que limpa um derramamento ou coloca flores na água. Wouter van der Wijngaart passou a maior parte de sua vida contemplando esse fenômeno, que permite que o líquido flua através de espaços estreitos, como as fibras de um pano, ou para cima através dos caules das flores, sem ajuda da gravidade ou outras forças.

Agora, pela primeira vez, ele e uma equipe de cientistas, do KTH Royal Institute of Technology na Suécia, encontraram uma maneira de controlar totalmente a ação capilar, e eles desenvolveram um dispositivo que o aproveita para possível uso em aplicações de biotecnologia, como análise biomolecular e manuseio de fluidos corporais.

"A capilaridade é um fenômeno muito comum que agora dissecamos em seus detalhes e o transformamos em um dispositivo de engenharia, isso é, uma bomba simples que controlamos totalmente, "diz van der Wijngaart, professor da KTH.

O fluxo capilar é independente da gravidade. Na verdade, na verdade, age em oposição à gravidade. "Tenho pensado na capilaridade desde os 14 anos, quando soubemos sobre isso na escola e eu levantei questões que meus professores não conseguiram responder, "van der Wijngaart diz." Eu me perguntei por que a água fluindo contra a gravidade não poderia ser usada para criar um perpetuum mobile (um movimento que continua infinitamente), e hoje eu peço aos meus alunos todos os anos para explicar isso. "

O fenômeno é uma interação entre dois tipos de forças, coesão e adesão. Coesão é a atração entre tipos semelhantes de partículas, como moléculas de água. E a adesão é a atração entre diferentes tipos de partículas, como água e as fibras de uma toalha. Quando a adesão é mais forte do que a coesão, ocorre ação capilar.

A taxa de fluxo capilar ainda é afetada pela viscosidade de um fluido e pela geometria e energia superficial das superfícies dos canais através dos quais ele flui. Ainda, depois de cinco anos de estudo, os pesquisadores conseguiram tornar essas variações insignificantes. Em uma série de três publicações, primeiro mostraram como tornar o fluxo constante no tempo; então, independente da viscosidade; e, finalmente, independente da energia superficial.

Relatórios em microssistemas e nanoengenharia, os pesquisadores testaram as bombas de seu novo design com uma variedade de amostras de líquidos, incluindo água, diferentes amostras de sangue total, diferentes amostras de urina, isopropanol, óleo mineral e glicerol. As velocidades de enchimento capilar desses líquidos variam em mais de um fator 1000 quando embebidos por um capilar de vidro de seção transversal constante padrão, van der Wijngaart diz.

Por contraste, o novo projeto da bomba resultou em taxas de fluxo em uma faixa virtualmente constante, com uma variação inferior a 8%, relatam os pesquisadores.