Los físicos experimentales de la Universidad de Massachusetts Amherst informan hoy que han desarrollado un nuevo proceso rápido y dinámico para envolver gotas de líquido en láminas de polímero ultradelgadas, por lo que lo que una vez fue un proceso minucioso que tomó decenas de minutos ahora se puede hacer en una fracción deun segundo.
El profesor de física Narayanan Menon, con el actual investigador postdoctoral Deepak Kumar, el ex postdoc Joseph Paulsen y el profesor de ciencias poliméricas Thomas Russell, informan sus hallazgos en la edición actual de ciencia . Paulsen está ahora en la Universidad de Syracuse.
Como explica Menon, muchos grupos de investigación en todo el mundo están trabajando en el problema de envolver las gotas de líquido para estabilizar las emulsiones, que pueden ser útiles en los sistemas de administración de medicamentos, por ejemplo, o para remediar derrames de petróleo.
El método habitual es usar una capa de fluido que actúa como tensioactivo para mantener los aceites y el agua en suspensión. La mayonesa es una emulsión de aceite y agua, señala Menon, con clara de huevo como tensioactivo que la mantiene en suspensión. Perouna capa de surfactante líquido no tiene rigidez, no puede mantener una forma. Los investigadores de UMass Amherst estaban buscando una envoltura con una rigidez finita.
Él dice: "Digamos que te pido que envuelvas una pelota de baloncesto y te doy cinta y papel. Haces lo mejor que puedes, pero no va a salir muy bien. Tendrá huecos y superposiciones. Con nuestronuevo proceso, arrojas la pelota de baloncesto al papel y sale perfectamente envuelta "
Menon agrega: "Si está pensando en hacer este tipo de envoltura una y otra vez, la velocidad y la facilidad de uso marcan la diferencia. La solución rápida y simple que Kumar ha encontrado es un gran avance, y una vez que lo domine yidentificó los parámetros más importantes, descubrió que podía ser aventurero y hacer diferentes formas. Mostramos que hemos hecho cubos y un tetraedro, por ejemplo ".
Además, "Los materiales son polímeros y líquidos comunes, solo aceite y agua. No se necesitan ingredientes mágicos, y podemos pasar libremente de las gotas de aceite en el agua y viceversa. Las costuras se mantienen en su lugar por la aversión del fluidoadentro para el fluido afuera, por lo que los bordes de envoltura se encuentran justo en la costura y no hay superposición ni espacio ".
Kumar, primer autor del artículo, señala que la nueva técnica explota la dinámica rápida del impacto de las gotas para lograr la envoltura de las gotas de aceite mediante películas de polímero ultradelgadas en una fase de agua ". A pesar de la violencia de las salpicaduras, el proceso rinde de manera sólida"él y sus colegas escriben", escriben él y sus colegas. Las envolturas que tienen una forma óptima para maximizar el volumen de fluido cerrado y tienen costuras casi perfectas. Logramos envolturas de formas tridimensionales específicas al adaptar el límite bidimensional de las películas y mostrar la generalidad deltécnica produciendo envolturas de aceite en agua y agua en aceite "
Kumar señala que los factores importantes que intervienen en el éxito práctico del nuevo método son la densidad del fluido de las gotas y el tamaño de la gota en relación con el tamaño de la delgada lámina de polímero. Menon dice: "No funciona si arrojasuna pelota de baloncesto en una sábana, ni en un sello postal. El tamaño de la gota y la sábana deben estar relacionados "
Una ventaja inesperada de este trabajo, señalan los autores, es que han logrado no solo el éxito práctico, sino que pudieron responder parte de la cuestión científica más profunda del mecanismo. Kumar dice: "Proponemos algunas ideas, perono tenemos la respuesta a todas las preguntas "
Menon dice que espera que los físicos experimentales que leen sobre este trabajo comprendan rápidamente que "es técnicamente fácil y que debes hacerlo tú mismo. De hecho, debes tomarlo e ir en direcciones en las que no hemos pensado".Esperamos que otros investigadores piensen en más y diferentes aplicaciones de las que haríamos nosotros. Si desea agregar complejidad, puede colocar una capa o un patrón en el interior del envoltorio, o puede agregar una ventana para que tenga un poco de fuga.Una vez que sabes cómo hacer la técnica, no es exigente ".
Este trabajo fue apoyado por la Fundación WM Keck y la Fundación Nacional de Ciencias.
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Materiales proporcionado por Universidad de Massachusetts en Amherst . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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