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O mel e outros líquidos altamente viscosos fluem mais rápido que a água em capilares com revestimento especial. A descoberta surpreendente foi feita por Maja Vuckovac e colegas da Aalto University, na Finlândia, que também mostraram que esse efeito contra-intuitivo decorre da supressão do fluxo interno dentro de gotículas mais viscosas. Seus resultados contradizem diretamente os modelos teóricos atuais de como os líquidos fluem em capilares superhidrofóbicos.
O campo da microfluídica envolve o controle do fluxo de líquidos através de regiões estreitamente confinadas de capilares—geralmente para a fabricação de dispositivos para aplicações médicas.Fluidos de baixa viscosidade são melhores para microfluídica porque eles fluem rapidamente e sem esforço.Fluidos mais viscosos podem ser usados ​​dirigindo-os a pressões mais altas, mas isso aumenta o estresse mecânico nas delicadas estruturas capilares — o que pode levar à falha.
Como alternativa, o fluxo pode ser acelerado usando um revestimento superhidrofóbico que contém micro e nanoestruturas que retêm almofadas de ar. Essas almofadas reduzem significativamente a área de contato entre o líquido e a superfície, o que, por sua vez, reduz o atrito, aumentando o fluxo em 65%. No entanto, de acordo com a teoria atual, essas taxas de fluxo continuam a diminuir com o aumento da viscosidade.
A equipe de Vuckovac testou essa teoria observando gotículas de viscosidades variadas à medida que a gravidade as puxava de capilares verticais com revestimentos internos superhidrofóbicos. À medida que viajam a uma velocidade constante, as gotículas comprimem o ar abaixo delas, criando um gradiente de pressão comparável ao do pistão.
Embora as gotas mostrassem a relação inversa esperada entre a viscosidade e a taxa de fluxo em tubos abertos, quando uma ou ambas as extremidades eram seladas, as regras eram completamente invertidas. O efeito foi mais pronunciado com gotas de glicerol - embora 3 ordens de magnitude mais viscosas que a água, elas fluíam mais de 10 vezes mais rápido que a água.
Para descobrir a física por trás desse efeito, a equipe de Vuckovac introduziu partículas rastreadoras nas gotas. Isso resulta em uma almofada de ar mais espessa, tornando mais fácil para o ar abaixo da gota se mover para um lado.
Usando suas observações, a equipe desenvolveu um modelo hidrodinâmico atualizado que prevê melhor como as gotículas se movem através de capilares com diferentes revestimentos superhidrofóbicos.
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