Esta plataforma de gotas autopropulsada podría usarse para superficies autolimpiantes y otras aplicaciones. Crédito:Harvard SEAS
Controlar el movimiento de las gotas de líquido es importante en muchas aplicaciones que generan calor, desde condensadores de plantas de energía hasta computadoras personales. Hoy en día, las técnicas para controlar las gotas en las superficies incluyen el uso de la gravedad a la antigua, revestimientos químicos hidrofóbicos, y gradientes de temperatura.
Pero, ¿y si una gota pudiera impulsarse a través de una superficie sin productos químicos? gradientes preprogramados o energía adicional?
Ahora, Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson han descrito un marco para el movimiento de gotas autoexcitadas. La investigación se publica en Cartas de revisión física .
"Nuestro sistema de movimiento autoexcitado no requiere ningún forzamiento o gradiente externo, "dijo Aditi Chakrabarti, becario postdoctoral en SEAS y primer autor del artículo. "Crea y responde espontáneamente a los gradientes por sí mismo".
El sistema utiliza una gota de disolvente líquido, como acetona o quitaesmalte de uñas, en una fina hoja de material. Cuando la gota toca la superficie por primera vez, parte del líquido se absorbe en el material y el material se hincha. Cuando el material se hincha, se dobla y crea una pendiente hacia abajo por la que rueda la gota. Ahora, la parte hinchada de la hoja se expone al aire y el líquido absorbido se evapora, permitiendo que la hoja recupere su forma original.
Disolvente líquido que oscila sobre un sustrato delgado (Imagen cortesía de Aditi Chakrabarti / Harvard SEAS
El mismo proceso ocurre donde se mueve la gota, creando un movimiento oscilante que empuja una gota de líquido hacia adelante y hacia atrás entre dos puntos en la superficie. La oscilación continúa hasta que la gota se contrae.
"Este movimiento de balancín es totalmente impulsado por la interacción entre estos tres comportamientos:hinchazón impulsada por la absorción, flujo de fluido y evaporación, ", dijo Chakrabarti." Este tipo de movimiento autogenerado no ha sido explorado antes y podría conducir a aplicaciones interesantes ".
La gota de líquido deja de oscilar cuando alcanza un tamaño crítico. Crédito:Aditi Chakrabarti / Harvard SEAS
El equipo de investigación utilizó diferentes tipos de disolventes y tamaños de gotas para generar este comportamiento en láminas delgadas.
"Aprovechar estos comportamientos y movimientos en sistemas de película delgada podría proporcionar una forma natural de impulsar motores a pequeña escala, osciladores, y bombas, "dijo L. Mahadevan, la Profesora Lola England de Valpine de Matemática Aplicada, de Biología Organísmica y Evolutiva, y de Física y autor principal del artículo. "Este sistema también podría proporcionar un modelo físico simple para comprender cómo los sistemas biológicos, como las protoceldas, moverse."
