Esta plataforma de gotículas autopropelidas pode ser usada para autolimpeza de superfícies e outras aplicações. Crédito:Harvard SEAS
Controlar o movimento das gotículas de líquido é importante em muitas aplicações que geram calor, de condensadores de usinas de energia a computadores pessoais. As técnicas para controlar as gotas nas superfícies hoje incluem o uso da boa gravidade à moda antiga, revestimentos químicos hidrofóbicos, e gradientes de temperatura.
Mas e se uma gota pudesse se propelir através de uma superfície sem produtos químicos, gradientes pré-programados ou energia adicional?
Agora, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson descreveram uma estrutura para o movimento de gotículas autoexcitadas. A pesquisa é publicada em Cartas de revisão física .
"Nosso sistema de movimento autoexcitado não requer nenhuma força externa ou gradiente, "disse Aditi Chakrabarti, um pós-doutorado na SEAS e primeiro autor do artigo. "Ele cria espontaneamente e responde aos gradientes por si mesmo."
O sistema usa uma gota de solvente líquido - como acetona ou removedor de esmalte - em uma folha fina de material. Quando a gota toca a superfície pela primeira vez, parte do líquido é absorvida pelo material e o material incha. Quando o material incha, ele se dobra e cria uma inclinação para baixo na qual a gota rola. Agora, a parte inchada da folha é exposta ao ar e o líquido absorvido evapora, permitindo que a folha recupere sua forma original.
Solvente líquido oscilando em um substrato fino (Imagem cortesia de Aditi Chakrabarti / Harvard SEAS
O mesmo processo ocorre onde quer que a gota se mova, criando um movimento oscilante que empurra uma gota de líquido para frente e para trás entre dois pontos na superfície. A oscilação continua até que a gota encolha.
"Este movimento de gangorra é totalmente autodirigido pela interação entre esses três comportamentos - inchaço impulsionado pela absorção, fluxo de fluido e evaporação, "disse Chakrabarti." Este tipo de movimento autogerado não foi explorado antes e pode levar a aplicações empolgantes. "
A gota de líquido para de oscilar quando atinge um tamanho crítico. Crédito:Aditi Chakrabarti / Harvard SEAS
A equipe de pesquisa usou diferentes tipos de solventes e tamanhos de gotículas para gerar esse comportamento em folhas finas.
"Aproveitar esses comportamentos e movimentos em sistemas de película fina pode fornecer uma maneira natural de acionar motores de pequena escala, osciladores, e bombas, "disse L. Mahadevan, a professora de matemática aplicada Lola England de Valpine, da Biologia Organísmica e Evolutiva, e de Física e autor sênior do artigo. "Este sistema também pode fornecer um modelo físico simples para entender como os sistemas biológicos, como protocélulas, mover."
