O efeito mancha de café é um efeito bem conhecido na física e na vida diária em que uma borda de cor escura permanece quando um fluido contendo partículas evapora. Isso é causado por uma "avalanche" de partículas se movendo para a borda externa, Cientistas da Universidade de Twente mostraram em um estudo anterior. Na impressão a jato de tinta e 3-D, este é um efeito indesejado. Agora, pesquisadores demonstraram que o efeito pode ser suprimido pela modificação da superfície usando uma camada oleosa, de acordo com os resultados publicados no Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS )

Trabalhos anteriores do grupo de pesquisa UT mostraram que se uma gota carregada de partículas evapora, as partículas começam a se mover para a borda da gota. Inicialmente, este é um movimento lento e regular, mas assim que a gota perde altura por evaporação, as partículas correm para a borda de forma desordenada, como em uma avalanche. Após a evaporação completa do líquido, um anel escuro permanece. Na verdade, o diâmetro da gota dita este processo muito cedo. Os pesquisadores procuraram evitar isso, porque em muitos casos, uma distribuição homogênea é necessária sem uma área escura em forma de anel. Uma superfície molhada com óleo é a resposta, os novos resultados mostram.

Neste caso também, a gota tem uma borda, mas é limitado por uma camada de óleo que não evapora. Também evita que a água na borda da gota evapore rapidamente. Isso, por sua vez, impede que as partículas se movam para a borda. Eles até se movem para o outro lado, da borda para o interior da gota. Assim que toda a água evaporar, as partículas cobrem uniformemente a superfície em vez de formar um anel. Os pesquisadores também viram outro efeito:a camada oleosa cobre inteiramente a gota. Nesse caso, uma concentração de partículas se forma, um chamado nano-olho ou "olho-de-café". Este pode ser um efeito desejado para alguns aplicativos, como montagem de nanopartículas. Ao adicionar surfactante à gota, a deposição final das partículas pode ser manipulada do anel de café concentrado para uma distribuição homogênea.

Transferência de doença

O grupo Physics of Fluids tem um relacionamento de pesquisa de longo prazo com o fabricante de impressoras Océ, agora chamado de Canon Production Printing. Esta empresa adiciona uma camada especial ao substrato (como papel) antes que a impressora aplique as gotas. Os novos resultados da pesquisa são muito valiosos para melhorar os processos. Os novos insights e o controle aprimorado são valiosos para outras aplicações, também, como impressão 3-D e padronização de superfície. Melhores percepções sobre a forma como os líquidos evaporam em uma superfície também podem fornecer mais conhecimento sobre a maneira como os vírus são transferidos de uma pessoa para outra.

A pesquisa foi realizada no grupo de Física dos Fluidos e no Max Planck Center for Complex Fluid Dynamics. Uma semana antes da publicação, o principal autor do artigo, Yaxing Li (Anhui 1991) defendeu com sucesso seu Ph.D. tese, "Evaporando gotículas multicomponentes."