Las imágenes de los primeros microsegundos después de que una gota de agua golpea una diapositiva recubierta muestran cómo se forman las microburbujas en el lugar del primer contacto y se fusionan en burbujas más grandes a medida que la gota se extiende. Reproducido bajo una Creative Commons Attribution License 3.0 de la referencia 1. Crédito:KAUST
Un equipo dirigido por Sigurdur Thoroddsen y su Ph.D. estudiante Kenneth Langley en KAUST.
Comprender lo que les sucede a las gotas cuando salpican superficies sólidas es importante para aplicaciones que van desde la pintura en aerosol ordinaria hasta los circuitos impresos de inyección de tinta. Un desafío surge del colchón de aire que queda atrapado debajo de la caída durante el contacto inicial. En una fracción de segundo, este gas puede comprimirse y hacer que la gota rebote o se adhiera mal al objetivo.
De cámaras que filman a 5 millones de fotogramas por segundo, Las imágenes del equipo muestran cómo aparecen bandas gruesas de microburbujas cuando las gotas de agua golpean superficies que están a solo unos nanómetros de distancia de ser completamente planas.
"Vemos que emergen microburbujas después de que la gota comienza a extenderse, que no es lo que anticipamos, ", dice Langley." La velocidad a la que se forman algunas de estas burbujas también es sorprendente:una vez nucleadas, crecen hasta su tamaño máximo en un microsegundo o menos ".
Para desentrañar el mecanismo de formación de microburbujas, los investigadores utilizaron portaobjetos de vidrio recubiertos con una película repelente al agua. Sus imágenes de resolución temporal demostraron que las pequeñas burbujas aparecían cuando el portaobjetos de vidrio estaba cubierto con suficientes capas para producir proyecciones resistentes de tamaño similar a la bolsa de aire a escala nanométrica.
"Si su aplicación es sensible al atrapamiento de aire, como pantallas LED orgánicas, es importante hacer que la superficie sea lo más lisa posible, "dice Langley.
A medida que las velocidades de impacto aumentan de izquierda a derecha en esta serie de imágenes, La formación de microburbujas se vuelve más fuerte y caótica. Las barras de escala tienen 100 micrómetros de largo. Reproducidas bajo una Creative Commons Attribution License 3.0 de la referencia 1. Crédito:KAUST
Las microburbujas aparecen en portaobjetos recubiertos con películas que repelen el agua (izquierda) y atraen el agua (derecha) siempre que la rugosidad de la superficie sea superior a unas pocas decenas de nanómetros. La barra de escala tiene 100 micrómetros de largo. Reproducido bajo una Creative Commons Attribution License 3.0 de la referencia 1. Crédito:KAUST
