L'effetto macchia di caffè è un effetto ben noto in fisica e nella vita quotidiana in cui rimane un bordo di colore scuro quando evapora un fluido contenente particelle. Ciò è causato da una "valanga" di particelle che si spostano verso il bordo esterno, Gli scienziati dell'Università di Twente hanno mostrato in uno studio precedente. Nella stampa a getto d'inchiostro e 3D, questo è un effetto indesiderato. Ora, i ricercatori hanno dimostrato che l'effetto può essere soppresso modificando la superficie utilizzando uno strato oleoso, secondo i risultati pubblicati nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ( PNAS ).

Il lavoro precedente del gruppo di ricerca UT ha mostrato che se una gocciolina carica di particelle evapora, le particelle iniziano a muoversi verso il bordo della gocciolina. All'inizio, questo è un movimento lento e regolare, ma non appena la goccia perde altezza per evaporazione, le particelle si precipitano al bordo in modo disordinato, come in una valanga. Dopo la completa evaporazione del liquido, rimane un anello scuro. Infatti, il diametro della goccia detta questo processo molto presto. I ricercatori hanno cercato di impedirlo, perché in molti casi, è richiesta una distribuzione omogenea senza un'area scura a forma di anello. Una superficie bagnata d'olio è la risposta, i nuovi risultati mostrano.

Anche in questo caso, la goccia ha un bordo, ma è limitato da uno strato di olio che non evapora. Inoltre, impedisce all'acqua sul bordo della goccia di evaporare rapidamente. Questo a sua volta impedisce alle particelle di spostarsi verso il bordo. Si muovono anche dall'altra parte, dal bordo verso l'interno della goccia. Una volta evaporata tutta l'acqua, le particelle coprono uniformemente la superficie invece di formare un anello. I ricercatori hanno notato anche un altro effetto:lo strato oleoso copre interamente la gocciolina. In quel caso, si forma una concentrazione di particelle, un cosiddetto nano-occhio o "occhio del caffè". Questo potrebbe essere un effetto desiderato per alcune applicazioni, come l'assemblaggio di nanoparticelle. Aggiungendo tensioattivo alla goccia, la deposizione finale delle particelle può essere manipolata dall'anello di caffè concentrato a una distribuzione omogenea.

Trasferimento di malattia

Il gruppo Physics of Fluids ha un rapporto di ricerca a lungo termine con il produttore di stampanti Océ, ora chiamato Canon Production Printing. Questa azienda aggiunge uno strato speciale al substrato (come la carta) prima che la stampante applichi le goccioline. I nuovi risultati della ricerca sono molto preziosi per migliorare i processi. Le nuove intuizioni e il controllo migliorato sono preziosi per altre applicazioni, anche, come la stampa 3D e la modellazione della superficie. Migliori informazioni sul modo in cui i liquidi evaporano su una superficie possono anche fornire maggiori conoscenze sul modo in cui i virus vengono trasferiti da una persona all'altra.

La ricerca è stata condotta nel gruppo di Fisica dei fluidi e nel Centro Max Planck per la dinamica dei fluidi complessi. Una settimana prima della pubblicazione, l'autore principale del saggio, Yaxing Li (Anhui 1991) ha difeso con successo il suo dottorato di ricerca. tesi, "Evaporazione di goccioline multicomponente".