Desde las gotas de lluvia que caen por la ventana hasta el fluido que pasa por una prueba rápida de COVID, no podemos pasar un día sin observar el mundo de la dinámica de fluidos. Naturalmente, cómo los líquidos atraviesan las superficies es un tema muy investigado, donde nuevos descubrimientos pueden tener efectos profundos en los campos de la tecnología de conversión de energía, refrigeración de dispositivos electrónicos, biosensores y micro/nanofabricaciones.
Ahora, utilizando modelos matemáticos y experimentación, investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Kyushu han ampliado un principio fundamental en la dinámica de fluidos. Sus nuevos hallazgos pueden conducir a un desarrollo de productos más eficiente en muchas industrias basadas en líquidos, como la fabricación de productos electrónicos de alta gama y el diagnóstico de enfermedades mediante laboratorio en un chip.
"Vivimos en un mundo de líquido y flujo siempre presente", explica el profesor asistente Zhenying Wang, primer autor del estudio publicado en el Journal of Fluid Dynamics. . "A lo largo de décadas, los científicos se han esforzado por describir matemáticamente los fenómenos aparentemente simples del flujo y la dispersión de un líquido. Por ejemplo, la ley de Tanner describe cómo una gota de agua se propaga sobre una superficie sólida a lo largo del tiempo."
Sin embargo, estas ecuaciones siguen estando incompletas. Incluso la clásica ley de Tanner sólo es válida para líquidos no volátiles como el petróleo. La ley se vuelve menos confiable cuando se trata de líquidos volátiles como agua, alcohol y perfumes debido a la termodinámica entre el aire, el líquido y la superficie que entra en juego.
"Por lo tanto, analizamos las leyes actuales con la esperanza de ampliar nuestra comprensión de la dinámica de los líquidos volátiles", continúa Wang. "Comenzamos introduciendo matemáticamente parámetros que reflejan cómo reaccionan los líquidos volátiles en condiciones similares cuando se derivó la ley de Tanner".
El equipo, en colaboración con Prashant Valluri de la Universidad de Edimburgo y George Karapetsas de la Universidad Aristóteles de Tesalónica, realizó una serie de experimentos imaginando cuidadosamente el movimiento y la termodinámica de líquidos volátiles. Estos dos enfoques permitieron a los investigadores ampliar los principios de dinámica de fluidos establecidos y crear una imagen más diversa de la física de los líquidos volátiles que interactúan con una superficie y el aire.
"El trabajo aquí representa una amplia gama de casos reales y dibuja una imagen más completa de la dinámica de los líquidos que no podría explicarse simplemente mediante la ley de Tanner", explica el coautor del artículo, el profesor asociado Chihiro Inoue.
"A un nivel más práctico, estos resultados podrían desempeñar un papel importante en diversas industrias basadas en líquidos, por ejemplo en la refrigeración de dispositivos electrónicos y otros dispositivos energéticos. El mundo de la dinámica de fluidos puede ser muy meticuloso, pero es necesario un examen cuidadoso si esperamos descifrar los flujos fundamentales que nos rodean."
