Al hacer su debida diligencia, limpiando su equipo de laboratorio, el físico de fluidos Stoffel Janssens de la Unidad Matemática de Materia Blanda del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST), Okinawa, Japón, se dio cuenta de la interacción inusual entre el agua y las gotas de acetona que flotaban sobre la superficie del agua cuando las gotas se dirigían al desagüe.

"Me di cuenta de que a veces, las gotas flotan brevemente sobre la superficie de un líquido antes de fusionarse con el líquido, ", Dijo Janssens." Siendo intrigado por este fenómeno, Realicé un estudio de literatura a partir del cual llegué a la conclusión de que una fina capa de gas entre una gota y una superficie líquida puede prevenir la coalescencia ".

En otras palabras, lo que Janssens notó fue que las gotas de acetona no se mezclaban con el agua debido a su propia forma del efecto Leidenfrost, más comúnmente observado en gotas de agua sobre superficies sólidas calientes. En el caso del agua, las gotas flotan sobre una capa de vapor formada donde se encuentran con la superficie caliente. Janssens y colegas de OIST y el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales, ambos en Japón, estudió la dinámica de fluidos de esta interacción, y de la autopropulsión común al efecto Leidenfrost (que tiene su propio nombre, Efecto Marangoni) para aprender más sobre la mecánica subyacente. Sus sorprendentes resultados aparecen esta semana en la revista Física de fluidos .

Normalmente, la acetona (el componente principal en la mayoría de los quitaesmaltes) y el agua son miscibles, significa que, a diferencia del aceite y el agua, se entremezclan y no se separan ni forman gotas cuando se mezclan.

"La acetona tiene un punto de ebullición de 56 C, muy por debajo de la del agua, y por lo tanto se evapora fuertemente cuando se acerca a una superficie de agua caliente, "Dijo Janssens." Supuse que la evaporación fuerte podría crear una capa de gas entre una gota de acetona y la superficie del agua para suprimir la coalescencia ".

Janssens y sus coautores utilizaron videografía de alta velocidad para estudiar la dinámica de las gotas a temperatura ambiente y sus mecanismos subyacentes. observando de cerca variables como el tamaño de las gotas y la velocidad de las gotas autopropulsadas. Cuando lo hicieron encontraron algunos comportamientos inesperados.

"Después de analizar las películas obtenidas con imágenes de cámara de alta velocidad, También noté que una gota autopropulsada se sumerge gradualmente debajo de la superficie del agua no perturbada, ", Dijo Janssens." Esta inmersión comienza cuando una gota tiene una velocidad horizontal de unos 14 cm / s. Finalmente, después de medir cuidadosamente el desplazamiento de varias gotas, llegamos a la conclusión de que la inmersión provoca arrastre ".

Descubrieron que las gotas de acetona se impulsarían a través de la superficie del agua hasta alcanzar una velocidad que las empujaría bajo la superficie. todavía en forma de gota, donde luego experimentan el arrastre del agua circundante.

"Este tipo de arrastre por inmersión es, a lo mejor de nuestro conocimiento, no descrito en la literatura y es importante tenerlo en cuenta al medir el arrastre en objetos pequeños soportados por una interfaz líquido-gas, "Dijo Janssens." Además, criaturas que caminan sobre el agua, como los zancudos de agua, arañas de agua, y los escarabajos errantes podrían aprovechar el arrastre por inmersión para la locomoción ".

Más extraño aún descubrieron que hasta el punto en que la gota pasa por debajo de la superficie, cuanto más rápido se mueve, cuanto más rápido se acelera.

"Observamos que una gota se acelera más rápido al aumentar la velocidad horizontal hasta el punto en que ocurre la inmersión, ", Dijo Janssens." Este efecto desbocado inicial podría ser interesante para futuras investigaciones que involucran la autopropulsión impulsada por un efecto Marangoni ".

Comparando sus datos con modelos teóricos, Janssens y sus colegas desarrollaron una estrategia para estimar el grosor de la capa de vapor de apoyo de las gotas. Sin embargo, Todavía queda mucho por entender sobre el inusual sistema y el equipo de Janssens todavía está trabajando duro en esto.

"Dado que hay muchos fenómenos en este trabajo que no se comprenden bien, Hay mucho trabajo por hacer, ", Dijo Janssens." He controlado experimentos diseñados para profundizar nuestra comprensión de la no coalescencia ".