Un team di ricerca affiliato all'UNIST ha esaminato i tassi di penetrazione dei liquidi su superfici ruvide o modellate, specialmente quelli con pori o cavità. I loro risultati forniscono importanti spunti sullo sviluppo dei prodotti di uso quotidiano, compresi cosmetici e vernici, e applicazioni industriali come il recupero avanzato dell'olio.

Questo studio è stato condotto congiuntamente dal professor Dong Woog Lee e dal suo gruppo di ricerca presso la School of Energy and Chemical Engineering dell'UNIST e da un gruppo di ricerca presso l'Università della California, Santa Barbara. Pubblicato online nel numero del 19 luglio del Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS) , lo studio identifica cinque variabili che controllano i tassi di riempimento della cavità (transizione di bagnatura), necessaria affinché i liquidi penetrino nelle cavità.

Nello studio, Il professor Lee ha fabbricato wafer di silicio con cavità cilindriche di diverse geometrie. Dopo averli immersi in acqua sfusa, hanno osservato i dettagli di, e le tariffe associate, penetrazione dell'acqua nelle cavità dalla massa, utilizzando microscopia a fluorescenza in campo chiaro e confocale. Le cavità cilindriche sono come i pori della pelle con ingresso stretto e interno specioso. Il riempimento della cavità generalmente progredisce quando l'acqua sfusa viene distribuita sopra un idrofilo, cavità rientrante. Come descritto in "Wetting Transition dallo stato di Cassie-Baxter allo stato di Wenzel, " la goccia di liquido che si trova sopra la superficie strutturata con l'aria intrappolata al di sotto sarà completamente assorbita dalle cavità della superficie ruvida.

In quello studio, i loro risultati hanno rivelato che i tassi di riempimento della cavità sono influenzati dalle seguenti variabili:(i) l'angolo di contatto intrinseco, (ii) la concentrazione di aria disciolta nella fase acquosa sfusa, (iii) la volatilità del liquido che determina la velocità di condensazione capillare all'interno delle cavità, (iv) i tipi di tensioattivi, e (v) la geometria della cavità.

"I nostri risultati possono essere utilizzati nella produzione di prodotti cosmetici speciali, " dice il professor Lee. "Per esempio, primer per il viso che minimizzano i pori e detergenti per il viso che rimuovono il sebo hanno bisogno di ridurre la quantità di aria disciolta, in modo che possano penetrare rapidamente nei pori."

D'altra parte, prodotti di bellezza, come i filtri solari dovrebbero essere progettati per proteggere la pelle dal sole dannoso, prevenendo l'ostruzione dei pori. Perché, i pori ostruiti ostacolano la funzione respiratoria della pelle o lo scambio di anidride carbonica e quindi causano ulteriore irritazione, brufoli, e zone impure sulla pelle. In questo caso, è meglio ridurre la volatilità e aumentare la quantità di aria disciolta nei prodotti cosmetici, al contrario dei detergenti per il viso.

"Questa conoscenza di come vengono riempite le cavità sotto l'acqua sfusa e di quali variabili controllano la velocità di riempimento può fornire approfondimenti sull'ingegneria delle superfici superidrofobiche temporaneamente o permanentemente, e la progettazione e produzione di vari prodotti che vengono applicati a grezzi, strutturato, o superfici modellate, " afferma il professor Lee. "Molte delle intuizioni fondamentali acquisite possono essere applicate anche ad altri liquidi (ad es. oli), angoli di contatto, e cavità o pori di diverse dimensioni o geometrie."