Drones y otras aeronaves rocían pesticidas de manera efectiva sobre millas de cultivos, pero el método también puede contaminar el medio ambiente si el viento lleva la niebla fuera del objetivo.
Uno de los problemas es que las pequeñas gotas son difíciles de controlar para los pulverizadores de cultivos aéreos, impresoras de inyección de tinta y una amplia gama de otras máquinas. Los ingenieros de la Universidad de Purdue son los primeros en encontrar la fórmula matemática que faltaba para medir una propiedad clavede estas gotas
"Hay muchas propiedades que afectan la forma en que se forma una gota. Una de esas propiedades importantes es la viscosidad de la superficie, que la gente ha tenido que tratar de medir porque simplemente no tenían las herramientas para hacerlo", dijoOsman Basaran, profesor de Ingeniería Química de Purdue Burton y Kathryn Gedge.
Los pesticidas y otras sustancias químicas contienen aditivos llamados tensioactivos. Estas moléculas de tensioactivo se resisten entre sí en la superficie de un líquido, dando lugar a una fuerza pegajosa llamada viscosidad superficial que puede hacer que la gota sea más pequeña. Cuanto mayor sea la viscosidad de la superficie, más compacta será la forma de la gota..
Basaran y sus alumnos han descubierto una manera de calcular la viscosidad de la superficie con solo observar cómo se estira una gota. Una imagen tomada de la gota estirada cuando comienza a romperse da los valores para poner en una fórmula matemática simple que proporciona la superficiemedición de viscosidad
La fórmula se describe en un artículo publicado en la revista Physical Review Letters. El descubrimiento pone fin a una carrera de décadas de duración por investigadores de todo el mundo para hacer que la viscosidad de la superficie sea medible. Otros coautores de este artículo incluyen Hansol Wee, Brayden Waggoner yPritish Kamat.
No poder medir exactamente cuánto afecta la viscosidad de la superficie a la formación de gotas ha puesto límites para hacer que las máquinas sean más seguras y precisas, dijo Basaran, quien dirige un centro que trabaja para resolver la ciencia detrás de los problemas en la fabricación de maquinaria.
Las soluciones proporcionadas por el centro, llamado Centro de seguridad y garantía de procesos de Purdue, ayudan directamente a los socios en industrias como la agricultura, la atención médica y la energía.
Una mejor comprensión de las gotas y cómo controlarlas afecta a todas esas industrias. Al igual que la fumigación de cultivos, la impresión de inyección de tinta en una fábrica produce pequeñas gotas que pueden llegar al aire y causar problemas respiratorios.
Un control más preciso de una sustancia similar a un líquido también podría mejorar el rendimiento de una máquina, como dar a una impresora 3D la capacidad de producir objetos más confiables o detallados.
"Un material con una viscosidad de superficie demasiado alta o demasiado baja puede conducir a malos resultados en el proceso de fabricación. Conocer esas mediciones le permite usar diferentes químicas para hacer un material que no conduzca a una viscosidad de superficie que resulte enun mal resultado ", dijo Basaran.
A continuación, el equipo de Basaran planea incorporar esta fórmula matemática en experimentos para recomendar nuevos diseños de máquinas. La fórmula también podría convertirse en un instrumento comercial en el futuro, como una aplicación de teléfono inteligente.
"Este descubrimiento abre muchas vías para la investigación básica que antes no eran posibles", dijo Basaran.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Original escrito por Kayla Wiles. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :