Los investigadores de la Universidad de Warwick ahora pueden explicar por qué algunas gotas de agua rebotan como una pelota de playa en las superficies, sin tocarlas. Ahora, el diseño y la ingeniería de las futuras tecnologías de gotas pueden hacerse más precisas y eficientes.
Las colisiones entre gotas líquidas y superficies, u otras gotas, suceden todo el tiempo. Por ejemplo, pequeñas gotas de agua en las nubes chocan entre sí para formar gotas más grandes, que eventualmente pueden caer e impactar en un sólido, como el parabrisas de su automóvil.
Las gotas pueden comportarse de manera diferente después del punto de colisión, algunas salpican, otras cubren la superficie limpiamente y algunas incluso pueden rebotar como una pelota de playa.
En el artículo, publicado hoy en Physical Review Letters, los investigadores de la Universidad de Warwick han encontrado una explicación para las observaciones experimentales de que algunas gotas rebotan.
Sorprendentemente, el destino de la gota está determinado por el comportamiento de un pequeño colchón de aire cuya altura puede alcanzar la escala de nanómetros. Para tener una idea de la escala, piense en algo del tamaño de la luna rebotando en un trampolín de jardín.
Incluso si la superficie es perfectamente lisa, como en condiciones de laboratorio, una afinidad entre las moléculas de gota y las moléculas de la pared conocida como atracción de van der Waals, significará que en la mayoría de los casos la gota se pinchará sobre la superficie, evitandode rebotar.
La investigación revela, a través de simulaciones numéricas muy detalladas, que para que una gota rebote la velocidad de la colisión debe ser la correcta. Demasiado rápido, y el impulso de la gota aplana el colchón de aire demasiado fino. Demasiado lento, y daVan der Waals es el momento de la atracción para agarrarse. Sin embargo, a la velocidad perfecta, la caída puede realizar un rebote limpio, como un salto de altura simplemente despejando la barra.
El profesor Duncan Lockerby, de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Warwick, comenta: "La colisión por caída es parte integral de la tecnología en la que confiamos hoy, por ejemplo, en la impresión de inyección de tinta y los motores de combustión interna. Comprender mejor lo que sucede con las gotas colisionantes también puede ayudarel desarrollo de tecnologías emergentes, como la impresión 3D en metal, ya que su precisión y eficiencia dependerán en última instancia de lo que ocurra con las gotas después de la colisión ".
El Dr. James Sprittles del Instituto de Matemáticas de la Universidad de Warwick agrega: "Es importante destacar que el colchón de aire es tan delgado que las moléculas a menudo nunca se encontrarán entre sí al cruzarlo, similar al vacío del espacio exterior, y las teorías convencionales fallantenga en cuenta esto. El nuevo enfoque de modelado que hemos desarrollado ahora tendrá aplicaciones para fenómenos basados en gotas que van desde la física de la nube para la ciencia del clima hasta el enfriamiento por pulverización para la electrónica de la próxima generación ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Warwick . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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