Todos hemos visto que se forman gotas de rocío en las telas de araña. Pero, ¿qué pasa si se arrojan fuera de las hebras?
Investigadores de la Universidad de Duke y la Universidad de Columbia Británica han observado este fenómeno peculiar, que podría beneficiar a muchas aplicaciones industriales. Siempre que las hebras sean moderadamente hidrófobas y relativamente delgadas, las pequeñas gotas que se combinan en una sola son aptas para bailar de inmediato.de la cuerda floja. El descubrimiento podría formar la base de nuevas tecnologías coalescentes para la purificación de agua, refinación de petróleo y más.
Los hallazgos se informaron en línea el 14 de agosto de 2015, en Cartas de revisión física .
"Estábamos estudiando cómo se limpian las alas de los insectos con una estructura peluda, y un estudiante Adam Williams vio dos gotas fusionarse y dejar de repente un mechón de cabello", dijo Chuan-Hua Chen, profesor asociado de ingeniería mecánica y ciencia de materiales en Duke. "Como no pudimos reproducir fácilmente el efecto, pensamos que era solo un artefacto, tal vez debido a la ligera brisa creada por el humidificador en el experimento".
Pero gracias a un poco de ingenio de Kungang Zhang, un estudiante graduado del grupo de Chen, descubrieron que las "gotas danzantes" son reales y es más probable que salgan disparadas de un hilo si se fusionan desde lados opuestos, un hallazgoque permitió al equipo estudiar el fenómeno en detalle.
A medida que una gota crece, almacena energía en su superficie en expansión. Cuando dos gotas se fusionan, la masa permanece igual, pero el área de la superficie disminuye. Esto hace que se libere una pequeña cantidad de energía. Siempre que las gotas esténsólo unida a una pequeña área sólida, la energía liberada es suficiente para arrojarlos. Esto resulta cierto siempre que la hebra sea razonablemente hidrófoba, como las fibras recubiertas de teflón en el experimento, y el diámetro de la hebra sea de unos pocosveces más pequeño que el de la gota.
En una investigación anterior, Chen y su equipo mostraron un método de autolimpieza similar de las alas de las cigarras donde las gotas podían lanzarse desde una superficie plana. Esa superficie, sin embargo, era súper hidrófoba debido a la nanoestructura de las alas.
"En los sistemas de ingeniería, estas nanoestructuras son preocupaciones por la confiabilidad", dijo Chen. "Nuestro nuevo hallazgo proporciona una solución sin recurrir a estas superficies superhidrofóbicas".
Una aplicación potencial del fenómeno de la danza son las tecnologías de purificación de agua. Los métodos actuales utilizan la gravedad o fuerzas de cizallamiento para eliminar las gotas acumuladas de las redes fibrosas, muy parecidas a las que se encuentran en su caminata matutina por el bosque. Sin embargo, si las gotas crecen demasiado, pueden obstruir los huecos en la red. Pero con este nuevo hallazgo, los materiales tejidos fibrosos podrían diseñarse con revestimientos similares al teflón y huecos lo suficientemente grandes como para que nunca se obstruyan antes de que salten las gotas.
"Antes de que demostráramos esto, la gente pensaba que nunca sería posible obtener el fenómeno autopropulsado en una superficie moderadamente hidrofóbica", dijo Chen. "Pero ahora hemos demostrado que no se necesita superhidrofobicidad paraconsigue este efecto de baile. Todo lo que necesitas son fibras redondas en lugar de superficies planas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Ken Kingery. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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