Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han descubierto una nueva forma de controlar los patrones de secado formados por la recristalización de la sal. Descubrieron que el efecto de anillo de café puede usarse para fijar el borde de las gotas de secado, creando una gama de patrones geométricos diferentes. Se pueden aplicar los mismos principios para comprender y mejorar la adhesión de la tinta de la impresora a las superficies y la fabricación de dispositivos basados en películas.
Cualquier persona que haya visitado la playa este verano habría sentido grandes pedazos de sal en su piel después de un chapuzón en el mar. Estos grandes trozos cristalinos están formados por recristalización a medida que el agua de mar se seca y deja la sal. El secado de la solución salina es en realidad un fenómeno muy complejo que involucra la interacción de muchas variables, incluidos los perfiles de concentración y densidad, transferencia de calor, así como una amplia gama de factores ambientalestales como la temperatura y la humedad. Comprender y controlar los mecanismos detrás de la recristalización es crucial para comprender los procesos industriales relacionados con el secado, como la adhesión de la tinta de la impresora, la fabricación de dispositivos basados en películas delgadas, así como fenómenos como el daño por sal en ladrillos yLa disolución de productos farmacéuticos en el cuerpo humano.
Las gotas secas de solución cargada de sólidos a menudo dejan trozos grandes y desiguales depositados en el borde. Esta es una vista bastante común; tome los depósitos en forma de anillo que deja el café derramado. Esto se llama efecto de anillo de café es el resultado de diferentes velocidades de evaporación en la parte superior y en el borde de las gotas, lo que lleva a un flujo dentro de la gota que impulsa una acumulación de partículas sólidas en el borde. Finalmente, el borde de la gota se retrae, dejando un anillo depositado.Aunque este efecto es útil para concentrar el soluto, puede ser una molestia cuando buscamos un recubrimiento uniforme.
Sin embargo, un equipo de la Universidad Metropolitana de Tokio dirigido por el profesor asociado Rei Kurita demostró que se puede aprovechar el mismo efecto para lograr un efecto muy diferente. Al agregar artificialmente partículas microscópicas de látex a las gotas de solución salina, descubrieron que efecto de anillo de café llevó las partículas al borde que posteriormente fijó el borde de la gota, manteniendo la gota circular durante todo el proceso de secado a medida que la sal se recristalizó. Esto condujo a la formación de hermosos patrones en forma de copo de nieve, incluidos los dendríticos, radialesy geometrías concéntricas, dependiendo de la temperatura y la humedad. La variedad de comportamiento que descubrieron está en marcado contraste con los fragmentos recristalizados aleatorios observados en las gotas de secado sin estas adiciones de partículas. Al variar sistemáticamente la concentración inicial de sal y la velocidad de evaporación, descubrieron quepodría ajustar la morfología: las altas concentraciones iniciales y la vaporización más lenta condujeron a patrones radiales, mientras que lo contrario condujo a patrones concéntricos y estriados.
Además de la promesa de nuevas formas de controlar artificialmente el secado en una amplia gama de procesos industriales, el equipo espera aprovechar su éxito para obtener una comprensión más profunda de los mecanismos detrás de los procesos dinámicos que sustentan este fascinante fenómeno.
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Materiales proporcionados por Universidad Metropolitana de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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