El uso de campos eléctricos para modificar las propiedades de los líquidos en contacto con una superficie se puede utilizar en varias aplicaciones, como la electroforesis, donde una corriente eléctrica puede separar moléculas por tamaño. Los investigadores de A * STAR han desarrollado una técnica para investigar el efecto de los campos eléctricos en las propiedades de los lubricantes a base de aceite. que podría conducir a nuevas aplicaciones en nanofluídica y nanotribología.

Cuando un líquido está confinado entre superficies poco espaciadas, puede formar capas ordenadas, que conduce a cambios en la viscosidad y la estructura molecular del líquido. Comprender las propiedades mecánicas de estas capas ordenadas es importante para el desarrollo de lubricantes y dispositivos de nanotecnología.

Esto llevó a Sean O'Shea y Eugene Soh del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales a desarrollar una técnica para investigar si las propiedades mecánicas de los líquidos, como el flujo o la adherencia de la superficie, se puede ajustar aplicando campos eléctricos externos.

"Este es el tipo de preguntas de ingeniería que deben abordarse con el fin de desarrollar superficies 'inteligentes' para aplicaciones que requieren una adhesión controlable eléctricamente, lubricación o flujo, "dice O'Shea". Sin embargo, primero tenemos que investigar la presencia de cualquier efecto significativo inducido eléctricamente ".

Los estudios hasta ahora han utilizado principalmente agua o líquidos iónicos porque su naturaleza polar significa que están significativamente influenciados por campos eléctricos. Sin embargo, el uso de líquidos iónicos es caro, por lo que los investigadores utilizaron los lubricantes más convencionales undecanol y tetradecano, que consisten en hidrocarburos de cadena larga que proporcionan capas gruesas ordenadas.

Con un fuerte campo eléctrico entre la punta de un microscopio de fuerza atómica (AFM) y un sustrato de grafito sumergido en los líquidos, los investigadores pudieron producir capas de hidrocarburos muy ordenadas a lo largo de la superficie del grafito. Una característica de estas capas ordenadas es que dan lugar a fuerzas oscilatorias que pueden ser medidas por el AFM.

Aunque se observaron fuerzas oscilatorias cuando no se aplicó ningún campo eléctrico, lo que indica capas ordenadas en el líquido cerca de la superficie, estas fuerzas aparecieron con mucha menos frecuencia cuando se aplicó un campo eléctrico fuerte a través del undecanol. y un poco menos frecuentemente en tetradecano.

Pero cuando los líquidos se hervían a 140 grados Celsius para eliminar las pequeñas cantidades de agua presentes en los aceites, las fuerzas oscilatorias permanecieron presentes incluso con intensidades de campo eléctrico elevadas.

"Nuestro trabajo sugiere que, además de los cambios en la orientación de las moléculas, otro mecanismo, que surge de la presencia de trazas de agua, debe tenerse en cuenta cuando se aplican campos eléctricos, ", dice O'Shea. Esto representa un paso más hacia la lubricación controlable y / o el flujo de líquido en las superficies".