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Martes, 18 octubre 2016
Ciencia de los Materiales

Guían el movimiento de gotas de agua sobre una superficie mediante diferencias de temperatura

Unos investigadores han desarrollado una nueva forma de conducir gotas de fluido a través de superficies de una manera controlada y precisa. El método podría abrir nuevas posibilidades para crear dispositivos microfluídicos altamente adaptables, así como para tecnologías antihielo, superficies autolimpiables y dispositivos de condensación altamente eficientes.

 

El nuevo sistema usa diferencias de temperatura para empujar gotas de agua u otros fluidos por una superficie lisa, permitiendo un control preciso simplemente activando y desactivando elementos calentadores y otros enfriadores.

 

El sistema es obra del equipo de Kripa Varanasi, Nada Bjelobrk, Henri-Louis Girard, Srinivas Subramanyam y Hyuk-Min Kwon, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, y David Quere de la Escuela Superior de Física y Química Industriales de París en Francia.

 

Las diferencias de temperatura sobre una superficie ocasionan un cambio en la cantidad de tensión superficial a lo largo de la gota. Eso causa que esta se mueva hacia la dirección en que disminuye su energía (la dirección de la mayor tensión superficial). Pero esto solo funciona si la superficie ha sido tratada de una forma que evite que las gotas se queden adheridas a ella.

 

Varanasi y sus colaboradores han estado desarrollando durante años este importante tratamiento de la superficie. La técnica forjada por ellos es la base de una joven compañía llamada LiquiGlide, que está comercializando esta tecnología de superficies tremendamente resbaladizas para su uso en ciertos envases y recipientes, como las botellas de kétchup que, gracias a la nueva clase de superficie en su revestimiento interior pueden con asombrosa facilidad dejar salir todo su contenido, a diferencia de lo que ocurre con los envases tradicionales (ver nuestro artículo al respecto: http://noticiasdelaciencia.com/not/14980/).

 

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La visualización infrarroja en esta secuencia muestra los cambios de temperatura dentro de una gota de agua a medida que se mueve a través de una superficie de silicio tratada, en respuesta a diferencias de temperatura en esta última. (Foto: N. Bjelobrk/Varanasi Research Group/MIT News)

 

El nuevo avance, basado parcialmente en esa tecnología, se podría emplear para producir nuevos tipos de dispositivos microfluídicos, por ejemplo para pruebas biomédicas y químicas. En vez de usar barreras físicas fijas para dirigir el flujo del líquido, estos aparatos podrían usar la configuración más adecuada de elementos calentadores y enfriadores para cambiar con suma rapidez la ruta de los flujos, a voluntad, simplemente ajustando las diferencias regionales de temperatura sobre la superficie.

 

Podríamos desplazar gotas, mezclarlas, moverlas hacia puntos de reacción, y así crear un “laboratorio en un chip” altamente flexible y ajustable. El sistema también permite un control preciso sobre la velocidad de las gotas en movimiento.

 

El proceso podría asimismo encontrar aplicaciones en operaciones como retirar el hielo formado sobre alas de avión y otras superficies, o en la forma de nuevos sistemas de condensación con una eficacia enorme. Por ejemplo, en las centrales de generación de energía eléctrica que emplean una fuente de calor para hacer que el vapor de agua accione la turbina de un generador, cuanto más rápido se puedan desprender las gotas de las superficies condensadoras, más eficientemente puede funcionar la planta eléctrica.

 

La nueva tecnología podría hallar también aplicaciones para investigaciones en el espacio, en un entorno de microgravedad donde los dispositivos de laboratorio normales que dependen de la gravedad para mover líquidos no funcionarían.

 

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