Incluso en la antigua Grecia, El filósofo Aristóteles intentó resumir todas las formas en que el agua puede comportarse. Ahora, sobre 2, 400 años después, dos científicos del Imperial College de Londres, utilizando fotografía con flash láser de colisiones microscópicas entre gotas y partículas, Han descubierto que las gotas de agua todavía tienen trucos líquidos que revelar.

"Hemos identificado un comportamiento de salpicaduras que nadie ha visto antes, "dijo Yannis Hardalupas, uno de los autores de esta nueva investigación que aparece en un artículo de portada esta semana en la revista Física de fluidos .

Investigaciones anteriores han examinado principalmente las colisiones de gotas con superficies planas, como una pared. Esto produjo una taxonomía de comportamientos de gotas, desde el "chapoteo rápido" (el equivalente de un "splat" vernáculo) al impresionante "chapoteo de la corona".

Hardalupas y su colega Georgios Charalampous examinaron el caso menos estudiado de una gota que chocó de frente con un sólido, partícula esférica. Las gotas tenían aproximadamente un quinto de milímetro de diámetro, un poco más ancho que un cabello humano, y golpea partículas de dos a diez veces más grandes.

Sus instantáneas digitales rápidas en nanosegundos revelaron que en el impacto algunas gotas abrazaron la partícula en anillos similares a Saturno, o "coronas, "y luego continuó intacto hasta el otro extremo de la partícula.

"Lo fundamental es que la corona se mantenga coherente; no se rompa como cabría esperar. La corona se cohesiona hasta que llega a la parte posterior de la partícula, "Charalampous dijo sobre lo que han llamado una colisión de" paso elevado "." Para el mismo tamaño de gota y el mismo tamaño de partícula, cuando la colisión ocurre con la misma velocidad, siempre se comporta de la misma manera ".

Los investigadores capturaron el comportamiento novedoso de las gotas mediante una sesión de fotos de alta tecnología. Esto involucró el equivalente a un micro-grifo de agua destilada que usaba vibración para gotear a una velocidad y tamaño de gota establecidos. Las gotas cayeron sobre una diminuta partícula de vidrio perfectamente alineada sobre una aguja de acero. La dinámica de la colisión se registró en imágenes de cuadro congelado utilizando una cámara montada en un microscopio y un flash de fluorescencia inducido por láser con exposiciones de unas mil millonésimas de segundo.

"No pudimos observar el pellizco debido a la aguja de apoyo, pero esperamos que al final la gota se desprenda y se vuelva a formar porque se mueve lo suficientemente rápido para hacer eso, "Dijo Hardalupas.

El comportamiento de la gota del paso elevado ocurre en un "punto óptimo" en las colisiones con las partículas más pequeñas en las que la corona se mantiene unida el tiempo suficiente antes de que las inestabilidades tengan tiempo de desarrollarse y desgarrarla. según Charalampous.

La dinámica de fluidos de las colisiones entre gotas y partículas es fundamental para el secado por aspersión industrial, en el que una suspensión se atomiza en gotitas que se secan para producir un polvo con granos de tamaño estándar. En este estudio, el tamaño y la velocidad de las gotas utilizadas se parecían al tamaño de las gotas de un atomizador, un tamaño característico de las partículas de detergente o café instantáneo.

En una colisión de paso elevado dicen los investigadores, el aspecto crítico es que parte del líquido, y su contenido, permanece en la partícula para recubrirla y agrandarla, información que podría informar un secado por aspersión más eficiente.

"Hemos identificado una variedad de condiciones operativas que incluyen la velocidad y el diámetro de las gotas, lo que le dará una mejor deposición líquida en la superficie, y esto proporciona pautas sobre cómo es mejor operar los secadores por aspersión, "Dijo Hardalupas.