Questa piattaforma a goccia semovente potrebbe essere utilizzata per superfici autopulenti e altre applicazioni. Credito:Harvard SEAS
Il controllo del movimento delle gocce di liquido è importante in molte applicazioni che generano calore, dai condensatori delle centrali elettriche ai personal computer. Le tecniche per controllare le goccioline sulle superfici odierne includono l'uso della buona gravità vecchio stile, rivestimenti chimici idrofobici, e gradienti di temperatura.
Ma cosa accadrebbe se una goccia potesse spingersi su una superficie senza sostanze chimiche, gradienti preprogrammati o energia aggiuntiva?
Ora, i ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hanno descritto una struttura per il movimento autoeccitato delle goccioline. La ricerca è pubblicata su Lettere di revisione fisica .
"Il nostro sistema di movimento autoeccitato non richiede alcuna forzatura o gradiente esterno, " disse Aditi Chakrabarti, un borsista post-dottorato presso SEAS e primo autore del documento. "Crea spontaneamente e risponde ai gradienti da solo."
Il sistema utilizza una goccia di solvente liquido, come acetone o solvente per unghie, su un sottile foglio di materiale. Quando la goccia tocca per la prima volta la superficie, parte del liquido viene assorbita nel materiale e il materiale si gonfia. Quando il materiale si gonfia, si piega e crea un'inclinazione verso il basso sulla quale rotola la goccia. Ora, la parte rigonfia del telo viene esposta all'aria e il liquido assorbito evapora, permettendo al foglio di riacquistare la sua forma originale.
Solvente liquido che oscilla su un substrato sottile (Immagine per gentile concessione di Aditi Chakrabarti/Harvard SEAS
Lo stesso processo avviene ovunque la gocciolina si muova, creando un movimento oscillatorio che spinge una goccia di liquido avanti e indietro tra due punti sulla superficie. L'oscillazione continua finché la goccia non si restringe.
"Questo movimento altalenante è interamente autoguidato dall'interazione tra questi tre comportamenti:gonfiore guidato dall'assorbimento, flusso ed evaporazione del fluido, " ha detto Chakrabarti. "Questo tipo di movimento autogenerato non è stato esplorato prima e potrebbe portare a interessanti applicazioni".
La goccia di liquido smette di oscillare quando raggiunge una dimensione critica. Credito:Aditi Chakrabarti/Harvard SEAS
Il team di ricerca ha utilizzato diversi tipi di solventi e dimensioni delle gocce per generare questo comportamento su fogli sottili.
"Sfruttare tali comportamenti e movimento nei sistemi a film sottile potrebbe fornire un modo naturale per guidare motori su piccola scala, oscillatori, e pompe, " disse L. Mahadevan, la Lola England de Valpine Professore di Matematica Applicata, di Biologia Organistica ed Evoluzionistica, e di Fisica e autore senior dell'articolo. "Questo sistema potrebbe anche fornire un semplice modello fisico per capire come i sistemi biologici, come le protocelle, spostare."
