Drones e outras aeronaves borrifam pesticidas com eficácia em quilômetros de plantações, mas o método também pode poluir o meio ambiente se o vento levar a névoa para fora do alvo.

Um dos problemas é que as gotículas são difíceis para os pulverizadores aéreos, impressoras jato de tinta e uma ampla gama de outras máquinas para controlar. Os engenheiros da Purdue University são os primeiros a criar a fórmula matemática que faltava para medir uma propriedade-chave dessas gotículas.

"Existem muitas propriedades que afetam a forma como uma gota se forma. Uma dessas propriedades importantes é a viscosidade da superfície, que as pessoas tiveram muita dificuldade em medir porque simplesmente não tinham as ferramentas para fazer isso, "disse Osman Basaran, Burton e Kathryn Gedge Professor de Engenharia Química de Purdue.

Pesticidas e outros produtos químicos contêm aditivos chamados surfactantes. Essas moléculas de surfactante resistem umas às outras na superfície de um líquido, dando origem a uma força pegajosa chamada viscosidade superficial que pode tornar a gota menor. Quanto maior a viscosidade da superfície, mais compacta é a forma de uma gota.

Basaran e seus alunos descobriram uma maneira de calcular a viscosidade da superfície apenas observando como uma gota se estica. Uma foto tirada da gota esticada quando ela começa a quebrar fornece os valores a serem colocados em uma fórmula matemática simples que fornece a medição da viscosidade da superfície.

A fórmula é descrita em artigo publicado na revista. Cartas de revisão física . A descoberta encerra uma corrida de décadas de pesquisadores de todo o mundo para tornar a viscosidade da superfície mensurável. Outros co-autores neste artigo incluem Hansol Wee, Brayden Wagoner e Pritish Kamat.

Não ser capaz de medir exatamente o quanto a viscosidade da superfície afeta a formação de gotas colocou limites para tornar as máquinas mais seguras e precisas, disse Basaran, que dirige um centro que trabalha para resolver a ciência por trás dos problemas na fabricação de máquinas.

Soluções fornecidas pelo centro, chamado Centro de Segurança e Garantia do Processo Purdue, ajudar diretamente os parceiros em setores como a agricultura, cuidados de saúde e energia.

Uma melhor compreensão das gotículas e como controlá-las afeta todas essas indústrias. Como a pulverização de safras, a impressão a jato de tinta em uma fábrica produz gotículas minúsculas que podem entrar no ar e causar problemas respiratórios.

O controle mais preciso de uma substância líquida também pode melhorar o desempenho de uma máquina, como dar a uma impressora 3-D a capacidade de produzir objetos mais confiáveis ​​ou detalhados.

"Um material com viscosidade de superfície muito alta ou muito baixa pode levar a resultados ruins no processo de fabricação. Conhecer essas medições permite que você use diferentes químicas para fazer um material que não leva a uma viscosidade de superfície que vai resultar em um mau resultado, "Basaran disse.

Próximo, A equipe de Basaran planeja incorporar esta fórmula matemática em experimentos para recomendar novos projetos de máquinas. A fórmula também pode se tornar um instrumento comercial no futuro, como um aplicativo de smartphone.

"Esta descoberta abre muitos caminhos para a pesquisa básica que simplesmente não eram possíveis antes, "Basaran disse.