Sviluppo dell'instabilità del cerchio osservata dalla direzione perpendicolare al campo elettrico applicato (a-d), e lungo il campo elettrico applicato (e-h); la direzione del campo è l'asse di simmetria. Gocce sferiche (a, e) si deforma quando il campo elettrico (E =4kV /cm) viene attivato a t =0. Nel flusso equatoriale la goccia madre si appiattisce con un rapporto di aspetto di circa 0,5 e forma un bordo a cuspide (b)-(f). L'emissione degli anelli avviene radialmente nel piano equatoriale della goccia (g)-(h). Il rapporto di viscosità è λ =0,07. La barra della scala è 500µm. Credito:arXiv:1612.08613 [cond-mat.soft]
(Phys.org) — Una coppia di ricercatori della Brown University ha scoperto che è possibile indurre una goccia di fluido a emettere goccioline più piccole in un modo che ricorda il pianeta Saturno con i suoi anelli. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica , Quentin Brosseau e Petia Vlahovska descrivono il percorso che hanno intrapreso per scoprire le interessanti formazioni di goccioline e i loro possibili usi.
Ricerche precedenti hanno dimostrato che l'esposizione di una goccia di fluido che conduce elettricità a un campo elettrico provoca la formazione di poli caricati elettricamente. Se viene applicata una carica sufficiente, la goccia comincerà ad assumere una forma conica. Una maggiore carica farà staccare minuscole goccioline dal cono, provocando uno spruzzo sulla punta del cono. In questo nuovo sforzo, i ricercatori stavano osservando tali elettrospray e cosa succede quando una singola goccia di fluido viene fatta cadere in un altro fluido, in questo caso, il fluido caduto era meno conduttivo elettricamente del suo ospite. Nei loro esperimenti, hanno lasciato cadere pezzi di olio di silicone in una ciotola di olio di ricino.
Ricerche precedenti avevano anche dimostrato che la modifica della carica applicata alle gocce in altri fluidi potrebbe provocare formazioni di gocce simili a palloni da calcio. Negli esperimenti di Brosseau e Vlahovska, come un campo elettrico è stato applicato, le gocce cominciarono ad appiattirsi, alla fine arrivando a sembrare simile nella forma alle caramelle M&M. Rendere il campo ancora più forte ha causato l'estrazione di minuscole goccioline dalla goccia, che si formava in anelli concentrici attorno all'equatore della goccia, sembra stranamente simile al pianeta Saturno e ai suoi anelli. I ricercatori riferiscono che le goccioline originali sono cresciute fino a diventare larghe un millimetro, mentre le goccioline espulse erano circa 100 volte più piccole.
Un aspetto interessante delle gocce che compongono gli anelli, i ricercatori hanno scoperto, era la loro uniformità di dimensioni, una caratteristica che poteva essere utile per fare cose come le droghe. Hanno anche scoperto che erano in grado di controllare la generazione degli anelli delle goccioline manipolando il campo di carica, un altro fattore che potrebbe rivelarsi utile in un processo produttivo. La coppia ha intenzione di continuare la loro ricerca sulle formazioni di gocce utilizzando materiali diversi.
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