Revelan nuevos aspectos de la humectación superficial

Cuando una superficie se está mojando, la composición del líquido involucrado juega un papel en el proceso de humectación. Investigadores del Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización (MPI-DS) encontraron que la separación de fases dentro del líquido humectante afecta directamente la dinámica de propagación. Sus hallazgos pueden ser importantes en diversas aplicaciones, incluida la ingeniería de tejidos, la biología y la fabricación de semiconductores. El estudio fue publicado recientemente en la revista científica PNAS

17 de noviembre de 2022


La emulsificación durante la humectación de la superficie afecta la propagación de líquidos complejos sobre superficies sólidas.

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La emulsificación durante la humectación de la superficie afecta la propagación de líquidos complejos sobre superficies sólidas.

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Durante la separación de fases, las mezclas líquidas de varios componentes se convierten en una emulsión, un efecto comúnmente conocido del licor griego Ouzo, que se vuelve pálido al agregar agua. Además, este proceso ocurre en muchos otros contextos diferentes, como la formación de nubes en el cielo o la condensación biomolecular dentro de las células biológicas. Por lo general, la separación de fases requiere contacto con partículas sólidas porque humedecer sus superficies reduce la energía requerida.

Los investigadores del MPI-DS alrededor de Stefan Karpitschka ahora encontraron que no solo la humectación impulsa la separación de fases, sino que también la separación de fases impulsa la humectación. Por lo general, las fuerzas clásicas como la gravedad o la capilaridad causan la propagación del líquido. Sin embargo, también la separación de fases impulsa activamente la humectación de la superficie, a veces incluso mucho más rápido. "Esto técnicamente permite manipular películas delgadas de líquidos complejos en superficies, por ejemplo, durante los procesos de fabricación que implican el cambio de fase", explica Stefan Karpitschka, líder del grupo MPI-DS.

La separación de fases afecta la propagación del líquido

Para revelar el impacto de la separación de fases en la propagación de líquidos, los investigadores estudiaron gotas de mezclas líquidas en superficies sólidas. Youchuang Chao, autor principal del estudio, describe los resultados clave: "Observamos un fenómeno de propagación inesperado en comparación con las leyes de propagación bien establecidas para líquidos de un solo componente. La separación de fases ocurre cerca del borde de la gota, lo que permite dirigir los componentes líquidos a esta área específica, controlando así los procesos químicos". Estos nuevos hallazgos evidencian el fuerte acoplamiento entre la humectación dinámica y la separación de fases, incluso a nivel de escala molecular.

Los nuevos conocimientos del estudio pueden permitir el desarrollo de nuevas estrategias para el procesamiento de superficies. Estos incluyen la recuperación de aceite de superficies, así como aplicaciones en la fabricación en la industria de microchips y semiconductores.