El efecto de la mancha de café es un efecto bien conocido en la física y la vida cotidiana en el que permanece un borde de color oscuro cuando se evapora un fluido que contiene partículas.
por la Universidad de Twente
Esto es causado por una «avalancha» de partículas que se mueven hacia el borde exterior, mostraron científicos de la Universidad de Twente en un estudio anterior. En la inyección de tinta y la impresión 3D, este es un efecto no deseado. Ahora, los investigadores han demostrado que el efecto puede ser suprimido modificando la superficie utilizando una capa aceitosa, de acuerdo con los resultados publicados en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ).
El trabajo anterior del grupo de investigación de UT demostró que si una gota cargada de partículas se evapora, las partículas comienzan a moverse hacia el borde de la gota. Al principio, este es un movimiento lento y regular, pero tan pronto como la gota pierde altura por evaporación, las partículas se precipitan al borde de manera desordenada, como en una avalancha. Después de la evaporación completa del líquido, queda un anillo oscuro. De hecho, el diámetro de la gota dicta este proceso muy temprano. Los investigadores trataron de evitar esto, porque en muchos casos, se requiere una distribución homogénea sin un área oscura en forma de anillo. Una superficie mojada con aceite es la respuesta, según muestran los nuevos resultados.
También en este caso, la gota tiene un borde, pero está limitada por una capa de aceite que no se evapora. También evita que el agua en el borde de la gota se evapore rápidamente Esto a su vez evita que las partículas se muevan hacia el borde. Incluso se mueven hacia el otro lado, desde el borde hasta el interior de la gota. Una vez que se evapora toda el agua, las partículas cubren uniformemente la superficie en lugar de formar un anillo. Los investigadores también vieron otro efecto: la capa aceitosa cubre por completo la gota. En ese caso, se forma una concentración de partículas, un llamado nano-ojo u » ojo de café «. Esto podría ser un efecto deseado para algunas aplicaciones, como el ensamblaje de nanopartículas. Al agregar surfactante a la gota, la deposición final de partículas se puede manipular desde el anillo de café concentrado a una distribución homogénea.
Transferencia de enfermedades
El grupo de Física de fluidos tiene una relación de investigación a largo plazo con el fabricante de impresoras Océ, ahora llamado Canon Production Printing. Esta compañía agrega una capa especial al sustrato (como el papel) antes de que la impresora aplique gotas. Los nuevos resultados de la investigación son muy valiosos para mejorar los procesos. Los nuevos conocimientos y el control mejorado también son valiosos para otras aplicaciones, como la impresión 3D y el diseño de superficies. Una mejor comprensión de la forma en que los líquidos se evaporan en una superficie también puede proporcionar más conocimiento sobre la forma en que los virus se transfieren de una persona a otra.
La investigación se realizó en el grupo de Física de fluidos y en el Centro Max Planck para la dinámica de fluidos complejos. Una semana antes de la publicación, el autor principal del artículo, Yaxing Li (Anhui 1991) defendió con éxito su Ph.D. tesis, «Evaporación de gotas multicomponentes».
