El «efecto boomerang» en las gotas podría ayudar a limpiar superficies sensibles (con video)

(Noticias de Nanowerk) Un grupo de científicos dirigido por Nate Cira de la Universidad de Harvard y Cornell y Stefan Karpitschka del Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización ha descubierto que algunas gotas de líquido primero se esparcen en las superficies y luego se contraen de nuevo por sí solas. Este efecto boomerang depende de la composición de las gotas (PNAS, «Marangoni esparciendo y contrayendo gotitas de tres componentes en superficies totalmente humedecidas»). Dado que, a diferencia del secado convencional, estos no dejan prácticamente rastro al encogerse, se abren nuevas posibilidades para limpiar y eliminar partículas de superficies sensibles como los microchips.

Si bien las escobas y las esponjas son los medios preferidos contra la suciedad en la vida cotidiana, la limpieza mecánica de superficies sensibles, como los componentes electrónicos, no es posible. Sin embargo, cualquier contaminación que se produzca durante su fabricación debe eliminarse para garantizar la función técnica. Los métodos conocidos basados ​​en la evaporación suelen dejar pequeñas partículas en la superficie.

A través de su trabajo sobre la dinámica de mezclas líquidas, los científicos han desarrollado un nuevo enfoque para resolver este problema. Utilizaron el llamado Efecto Marangoni, el principio físico detrás del movimiento boomerang.

Un fenómeno bien conocido entre los expertos en vino: el efecto Marangoni

Los amantes del vino pueden haber notado que las mezclas de líquidos se expanden o contraen y forman patrones. Después de verter el vino, la mezcla de alcohol y agua forma diferentes patrones en la superficie de la copa. Las razones de esto son las diferentes tensiones superficiales y las tasas de evaporación del agua y el alcohol.

Esta es también la base del efecto boomerang observado, pero utilizando mezclas de tres líquidos, agua, alcohol y propilenglicol. Este último también tiene amplios usos industriales, incluso en pinturas, recubrimientos y cosméticos.

El profesor Nate Cira describe los resultados: «Dependiendo de la composición, una gota de los tres componentes se expande o contrae cuando se aplica a una superficie de vidrio. Sin embargo, en ciertas proporciones de mezcla, primero observamos expansión, luego unas pocas contracciones segundos después».

Además de la composición de las gotas, la humedad y la temperatura también juegan un papel, según encontraron los investigadores en su estudio.

Nuevas posibilidades para la eliminación de partículas

Pero, ¿cómo se produce este comportamiento inusual de la mezcla? dr. Stefan Karpitschka llegó al fondo de este efecto con simulaciones: “Aquí observamos efectos de Marangoni en competencia: el alcohol en el borde de la gota se evapora primero, la tensión superficial cambia y genera una fuerza hacia afuera.

El resultado: la gota se extiende. Una vez que el alcohol se ha evaporado en el borde, el efecto se invierte y la gota vuelve a contraerse. Dado que el agua también se evapora en el borde, la gota se lleva las sustancias disueltas en lugar de dejar residuos”.

Basado en este descubrimiento, se podría establecer un proceso completamente nuevo para limpiar superficies y materiales sensibles. Los contaminantes y partículas depositados durante la fabricación podrían eliminarse de manera más limpia y con menos solvente que los enfoques tradicionales.