Uma equipe de pesquisa internacional, liderado pela Monash University, descobriu pela primeira vez o mistério por trás da formação de 'anéis de café', examinando o ângulo de contato das gotas em uma superfície, e como eles secam.

A colaboração de pesquisa envolvendo a Monash University e a Cambridge University também desenvolveu um modelo matemático que é capaz de prever quando um anel de café pode ser observado em sistemas de partículas esféricas rígidas.

Professor Gil Garnier, Diretor do BioPRIA (Bioresource Processing Research Institute da Austrália) no Departamento de Engenharia Química da Monash University, liderou uma equipe internacional para explorar como os padrões se formavam a partir de gotículas em evaporação - um fenômeno que confunde os físicos há anos.

O professor Garnier disse que esta descoberta, criado pelo Dr. Michael Hertag da BioPRIA, poderia abrir portas na arena de diagnóstico de sangue, especialmente para a descoberta de tratamentos para anemia e outras doenças do sangue.

A formação de padrões é uma ocorrência comum na secagem de líquidos coloidais, como leite, café, pintar, aerossóis, e em sangue.

Mais comum em gotículas é uma distribuição em anel onde as partículas líquidas foram realocadas para a borda, que é referido como um anel de café, ao secar. Este depósito é desfavorável em muitos processos de fabricação e é de interesse fundamental para especialistas na construção, médico, e profissões de engenharia.

Eles concluíram que os ângulos de contato em que uma gota é colocada em uma superfície molhada determinam a prevalência dos ângulos de café. Quando a gota é colocada em um ângulo de contato alto, não há anéis de café presentes.

“Nossa pesquisa identificou o ângulo de contato formado pela suspensão de gotículas na superfície e seu teor de sólidos como as duas variáveis ​​governantes importantes para a formação do anel do café. "Professor Garnier disse.

"Embora a modelagem de sucesso tenha sido alcançada anteriormente, mostramos aqui pela primeira vez que para cada ângulo de contato, há uma fração de volume colóide inicial crítica sobre a qual nenhum padrão em forma de anel será formado.

"Essencialmente, quanto menor o ângulo de contato, a maior probabilidade de que os perfis de anel sejam encontrados. "

Quando uma gota é colocada em uma superfície, atinge rapidamente uma posição de equilíbrio aparente que pode, para pequenas gotas, ser definido apenas pelo ângulo de contato e raio.

A taxa de evaporação e a variação da fluidez da massa na superfície da gota dependem de muitos fatores, incluindo a pressão de vapor do fluido, a geometria da superfície da gota, bem como a velocidade e pressão parcial da atmosfera circundante.

Os experimentos de secagem foram conduzidos colocando uma gota de 6µL de solução em um substrato com uma pipeta Eppendorf. A gota foi deixada secar em uma sala com umidade e temperatura controlada mantida a 23 graus C e 50 por cento de umidade relativa.

"Mostramos que a presença ou ausência de um anel de café pode ser prevista exclusivamente pela fração de volume inicial das partículas em uma suspensão e o ângulo de contato formado pela suspensão na superfície de interesse, "Dr. Garnier disse.

"Usando esta descoberta, fomos então capazes de calcular um modelo para prever a formação do anel de café a partir de ângulos de contato usando várias gotas de líquido.

"Esta técnica de modelagem e seus insights resultantes são novas ferramentas poderosas para otimizar as técnicas de fabricação e diagnóstico."