Los drones y otras aeronaves rocían pesticidas de manera efectiva sobre millas de cultivos, pero el método también puede contaminar el medio ambiente si el viento arrastra la niebla fuera del objetivo.

Uno de los problemas es que las gotitas son difíciles para los rociadores de cultivos aéreos, impresoras de inyección de tinta y una amplia gama de otras máquinas para controlar. Los ingenieros de la Universidad de Purdue son los primeros en encontrar la fórmula matemática que faltaba para medir una propiedad clave de estas gotas.

"Hay muchas propiedades que afectan la forma en que se forma una gota. Una de esas propiedades importantes es la viscosidad de la superficie, que las personas han tenido un gran tiempo tratando de medir porque simplemente no tenían las herramientas para hacerlo, "dijo Osman Basaran, Profesora de Ingeniería Química Burton y Kathryn Gedge de Purdue.

Los pesticidas y otros productos químicos contienen aditivos llamados tensioactivos. Estas moléculas de tensioactivo se resisten entre sí en la superficie de un líquido, dando lugar a una fuerza pegajosa llamada viscosidad superficial que puede hacer que la gota sea más pequeña. Cuanto mayor sea la viscosidad de la superficie, cuanto más compacta es la forma de una gota.

Basaran y sus estudiantes han descubierto una forma de calcular la viscosidad de la superficie con solo observar cómo se estira una gota. Una imagen tomada de la gota estirada cuando comienza a romperse proporciona los valores para poner en una fórmula matemática simple que proporciona la medición de la viscosidad de la superficie.

La fórmula se describe en un artículo publicado en la revista Cartas de revisión física . El descubrimiento pone fin a una carrera de décadas de investigadores de todo el mundo para hacer que la viscosidad de la superficie sea medible. Otros coautores de este artículo incluyen Hansol Wee, Brayden Waggoner y Pritish Kamat.

No poder medir exactamente cuánto afecta la viscosidad de la superficie a la formación de gotas ha puesto límites para hacer que las máquinas sean más seguras y precisas. dijo Basaran, quien dirige un centro que trabaja para resolver la ciencia detrás de los problemas en la fabricación de maquinaria.

Soluciones proporcionadas por el centro, llamado el Centro de Garantía y Seguridad de Procesos de Purdue, ayudar directamente a los socios en industrias como la agricultura, cuidado de la salud y energía.

Una mejor comprensión de las gotas y cómo controlarlas afecta a todas esas industrias. Como la fumigación de cultivos, La impresión de inyección de tinta en una fábrica produce pequeñas gotas que pueden llegar al aire y causar problemas respiratorios.

Un control más preciso de una sustancia similar a un líquido también podría mejorar el rendimiento de una máquina, como dar a una impresora 3D la capacidad de producir objetos más confiables o detallados.

"Un material con una viscosidad superficial demasiado alta o demasiado baja puede dar lugar a malos resultados en el proceso de fabricación. Conocer esas mediciones le permite utilizar diferentes químicas para hacer un material que no produzca una viscosidad superficial que resulte en una mala Salir, "Dijo Basaran.

Próximo, El equipo de Basaran planea incorporar esta fórmula matemática en experimentos para recomendar nuevos diseños de máquinas. La fórmula también podría convertirse en un instrumento comercial en el futuro, como una aplicación de teléfono inteligente.

"Este descubrimiento abre muchas vías para la investigación básica que antes no eran posibles, "Dijo Basaran.