Un equipo de investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) ha desarrollado una innovadora técnica que permite producir lentes de aceite regulares y de tamaño uniforme sobre la superficie del agua de manera sencilla y reproducible. La técnica facilitará el estudio del comportamiento de las sustancias oleosas dispersas sobre superficies de agua. Este descubrimiento resulta crucial para entender la dispersión de algunos líquidos que flotan sobre el agua y podría tener muchas aplicaciones tanto en la mitigación de vertidos de petróleo, como en la industria alimentaria y en la textil.
El descubrimiento inicial, según cuentan los investigadores, fue fruto de un “accidente” durante la preparación de un experimento de rutina. "Intentábamos recubrir una superficie de agua con una capa fina de aceite, pero el resultado fue inesperado: en lugar de una película uniforme, obtuvimos una serie de gotas idénticas y muy pequeñas, lo que despertó nuestra curiosidad", explica Javier Rodríguez, del Departamento de Ingeniería Térmica y de Fluidos de la UC3M.
Para producir las lentes de aceite uniformes y regulares, los investigadores sumergieron una placa de vidrio verticalmente en agua. Al entrar en contacto con el vidrio, consiguieron que la superficie del agua se elevara unos milímetros por la placa, creando una especie de micro-tobogán líquido, llamado menisco. Aprovechando esta formación, y mediante una jeringuilla, inyectaron sobre la placa una sustancia oleosa. Este aceite, al tocar el tobogán de agua, fue arrastrado por su propio peso fragmentándose en lentes líquidas monodispersas de forma regular, como si fuera un chorrito que gotea de un grifo. Todo este proceso, explican los autores de la investigación, ha sido registrado con precisión mediante cámaras de alta velocidad (capaces de capturar hasta 50.000 imágenes por segundo) para ver los detalles del rápido proceso de fragmentación de las gotitas de aceite sobre el agua.
“Lo bueno es que este sistema, además de ser económico y reproducible (incluso puede recrearse de manera rudimentaria en casa), tiene muchas aplicaciones”, explica otra de las autoras del estudio, Lorène Champougny, que desarrolló está investigación también en el Dpto. de Ingeniería Térmica y de Fluidos de la UC3M y que actualmente trabaja en el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) en Toulouse, Francia. “En el ámbito medioambiental, por ejemplo, podría ayudar a comprender mejor cómo se fragmentan y dispersan los vertidos de petróleo en la superficie del océano. Esto, a su vez, podría servir para diseñar estrategias de mitigación más eficaces”, añade.
Pero sus aplicaciones no solo tienen repercusión en este campo. Como destaca la investigadora, “este descubrimiento también podría usarse para investigar el tratamiento de superficies hidrófugas que se utilizan para fabricar revestimientos impermeables de tejidos como abrigos, botas de montaña o cascos de motoristas. Asimismo, en la industria alimentaria se podría utilizar para fabricar productos lácteos dietéticos más ligeros y saludables, como mantequillas bajas en grasa, al incorporar mezclas precisas de agua y aire en sus composiciones”.
El estudio, publicado recientemente en la revista científica Physical Review Letters, además de ser llevado a cabo por los investigadores de la UC3M, ha contado con la colaboración de Jacco H. Snoeijer y Vincent Bertin, científicos que trabajan en la Universidad de Twente de los Países Bajos. A su vez, la investigación ha sido financiada por el Ministerio de Ciencia e Innovación y por la Unión Europea a través de la beca Marie Curie (2020-2022) obtenida por Lorène Champougny.
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Vídeo:
https://youtu.be/bu3kMwoLipA