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U mele è altri liquidi assai viscosi scorrenu più velocemente di l'acqua in capillari specialmente rivestiti. A scuperta sorprendente hè stata fatta da Maja Vuckovac è i so culleghi di l'Università Aalto in Finlandia, chì anu ancu dimustratu chì questu effettu contraintuitivu deriva da a soppressione di u flussu internu in gocce più viscose. I so risultati cuntradiscenu direttamente i mudelli teorichi attuali di cumu i liquidi scorrenu in capillari superidrofobichi.
U campu di a microfluidica implica u cuntrollu di u flussu di liquidi attraversu regioni strettamente cunfinate di capillari - di solitu per a fabricazione di dispositivi per applicazioni mediche. I fluidi à bassa viscosità sò i migliori per a microfluidica perchè scorrenu rapidamente è senza sforzu. I fluidi più viscosi ponu esse aduprati cunducenduli à pressioni più elevate, ma questu aumenta u stress meccanicu in e delicate strutture capillari - chì pò purtà à fallimenti.
In alternativa, u flussu pò esse acceleratu aduprendu un rivestimentu superidrofobicu chì cuntene micro- è nanostrutture chì intrappulanu i cuscinetti d'aria. Quessi cuscinetti riducenu significativamente l'area di cuntattu trà u liquidu è a superficia, ciò chì à u so tornu riduce l'attritu - aumentendu u flussu di u 65%. Tuttavia, secondu a teoria attuale, sti tassi di flussu cuntinueghjanu à diminuisce cù l'aumentu di a viscosità.
A squadra di Vuckovac hà testatu sta teoria fighjendu gocce di viscosità variabili mentre a gravità li tirava da capillari verticali cù rivestimenti interni superidrofobici. Mentre viaghjanu à velocità costante, e gocce cumprimenu l'aria sottu à elle, creendu un gradiente di pressione paragunabile à quellu in u pistone.
Mentre e gocce anu mostratu a relazione inversa prevista trà a viscosità è a velocità di flussu in i tubi aperti, quandu una o entrambe l'estremità eranu sigillate, e regule eranu cumpletamente invertite. L'effettu era più pronunciatu cù e gocce di glicerolu - ancu s'ellu era 3 ordini di grandezza più viscosa di l'acqua, scorria più di 10 volte più veloce di l'acqua.
Per scopre a fisica daretu à questu effettu, a squadra di Vuckovac hà introduttu particelle traccianti in e gocce. U muvimentu di e particelle cù u tempu hà rivelatu un flussu internu rapidu in a goccia menu viscosa. Quessi flussi facenu chì u fluidu penetri in e strutture à micro è nanoscala in u rivestimentu. Questu riduce u spessore di u cuscinu d'aria, impedendu à l'aria pressurizzata sottu à a goccia di sprime si per equilibrà u gradiente di pressione. In cuntrastu, a glicerina ùn hà quasi nisun flussu internu percepibile, inibendu a so penetrazione in u rivestimentu. Questu si traduce in un cuscinu d'aria più grossu, chì rende più faciule per l'aria sottu à a goccia di spustassi da una parte.
Cù e so osservazioni, a squadra hà sviluppatu un mudellu idrodinamicu aggiornatu chì prevede megliu cumu e gocce si movenu attraversu i capillari cù diversi rivestimenti superidrofobici. Cù ulteriori travaglii, e so scuperte puderanu purtà à novi modi per creà dispositivi microfluidichi capaci di trattà sustanzi chimichi è medicinali cumplessi.
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