A crença convencional é que a direcção de dispersão de fluidos com diferentes propriedades depende do desenho das superfícies e não pode ser ajustada. No entanto, um artigo recente publicado na Science mostrou que é possível fazer com que fluidos com diferentes tensões superficiais escolham a sua direcção de propagação na mesma superfície, que consiste em Macro Ratchets 3D com dupla curvatura indentada.

O fabrico destas estruturas requer tratamentos de impressão e polimento 3D, o que é complexo e impraticável para aplicações práticas. Um estudo publicado no International Journal of Extreme Manufacturing mostra como simplificar estes processos mantendo uma direcção fluida.

“O estudo fornece um novo design de superfície que é fácil de fabricar ou replicar, sem sacrificar a função de direcção dos líquidos”, disse Zuankai Wang, professor do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Politécnica de Hong Kong e autor correspondente do estudo. “Essencialmente, sugere novas possibilidades para utilizar a parte frequentemente negligenciada ou inútil dos materiais para realizar a função desejada”, disse Jing Sun (pós-doutorado na Universidade da Cidade de Hong Kong), o primeiro autor do artigo.

O estudo rompe com uma noção com mais de 200 anos de que os fluidos são sempre transportados em direcções que reduzem a energia da superfície. Os investigadores descobriram que os fluidos podem mesmo espalhar-se em direcções opostas num roquete 3D especial.

A investigação não termina aqui.

“Estamos curiosos em saber como e em que medida as estruturas de micro ranhuras de segundo nível podem rectificar a dinâmica de espalhamento dos líquidos, por isso preparámos catracas com micro ranhuras dispostas em diferentes orientações”, disse Sun.

As experiências mostraram que a orientação dos micro-sulcos desempenha, de facto, um papel dominante na regulação de líquidos com molhabilidade moderada e que os líquidos podem mesmo espalhar-se em direcções opostas em catracas cujos micro-sulcos estão orientados perpendicular e paralelamente à direcção de inclinação da catraca.

“As micro-ranhuras dispostas perpendicularmente à direcção de inclinação da catraca servem como válvula de atraso para abrandar a propagação de líquidos na superfície lateral das catracas, enquanto as micro-ranhuras paralelas à direcção de inclinação da catraca promoveriam a propagação de líquidos devido à absorção capilar, pelo que esta última é mais benéfica para a propagação de líquidos para trás”, afirmou Wang.

A equipa continua a investigar os mecanismos de interacção fluido-sólido.

“O que sabemos é apenas a ponta do icebergue. Podem ser utilizadas ferramentas de visualização mais avançadas para revelar a forma como as estruturas líquidas e sólidas interagem à microescala, ou podemos mesmo introduzir outras funções adicionando diferentes ingredientes aos materiais”, disse o Prof.