Estás en la oficina. Ha escrito un informe y presiona imprimir. Camine hacia la impresora y recupere los papel impreso por inyección de tinta. Mientras admira su trabajo, ¿Sabía que los científicos consideran la carga de las partículas en la tinta líquida para mejorar la calidad de impresión? ¿Sabía que comprender las cargas de las partículas permite a los ingenieros hacer que las pinturas se agreguen (junten) o se dispersen de acuerdo con dichas interacciones de partículas?

Un surfactante es algo que se agrega a un líquido (en este estudio), para que actúe con otras superficies. La gente usa tensioactivos a diario en casa con jabones, detergentes y champús para ayudar a eliminar la suciedad de las superficies. Los tensioactivos también tienen usos industriales importantes, como en el revestimiento de tuberías para reducir la resistencia. Como se puede imaginar comprender cómo el efecto de las cargas de partículas en un líquido puede tener un impacto significativo en la eficacia de los tensioactivos y el funcionamiento de los sistemas. Hasta ahora, hubo una ausencia de exploración sobre cómo el flujo de líquidos afecta las cargas de las partículas en el líquido, superficies y tensioactivos.

Para investigar el flujo, Cathy McNamee y Hayato Kawakami de la Universidad Shinshu construyeron un aparato donde combinaron un microscopio de fuerza atómica, Bomba peristáltica y cámara para capturar visualmente el líquido en el proceso de flujo. Usaron partículas de sílice y obleas de silicio, ambos con superficies cargadas negativamente en presencia de tensioactivos iónicos. Un tensioactivo iónico tiene una "cabeza" que atrae el agua y una "cola" que repele el agua. Se utilizó un tensioactivo negativo y positivo de la misma longitud de cadena para determinar el efecto de la carga sobre las fuerzas, dodecilsulfato de sodio (tensioactivo aniónico) y bromuro de dodeciltrimetilamonio (tensioactivo catiónico).

McNamee y Kawakami pudieron determinar que:

• La adsorción de los tensioactivos a las partículas puede cambiar cuando el flujo de líquido cambia las fuerzas entre las partículas cargadas.
• Cuando la carga del tensioactivo era la misma que la superficie, el flujo de líquido no aumentó la adsorción de los tensioactivos a las superficies de las partículas, pero aumentó el número de iones cerca de las superficies. Las fuerzas repulsivas entre partículas disminuyeron ligeramente.
• Cuando la carga del tensioactivo era opuesta a las partículas, una baja concentración de flujo de tensioactivo aumentó la adsorción de los tensioactivos a las superficies de las partículas. Esto cambió las fuerzas entre partículas y podría cambiar las atracciones a las repulsiones si se usara la concentración adecuada de tensioactivo. Con altas concentraciones de tensioactivo donde la carga de las superficies cambia en ausencia de flujo, el flujo tendía a aumentar la rigidez de la película de los tensioactivos adsorbidos.
• Podría ser posible controlar la capacidad de agregación de las partículas cargadas con el caudal si se usa el tipo de tensioactivo y la concentración adecuados.

El profesor McNamee descubrió que la tasa de flujo posiblemente se puede usar para controlar la agregación y dispersión de partículas cargadas, permitiendo un menor uso de surfactante. Durante usos del mundo real, como el tratamiento del agua, es posible eliminar impurezas y sustancias nocivas mediante el uso de cargas para recoger o repeler ciertas sustancias. Incluso nuestros cuerpos utilizan inteligentemente los tensioactivos, también. Sales biliares (¡un surfactante!) Ayuda en la digestión. Las posibles aplicaciones de esta investigación van desde la medicina, como el citómetro de flujo para todos los aspectos de la industria.