Um vaso de panela nunca ferve, diz o velho ditado, mas muitos de nós pelo menos mantiveram um olho na panela, esperando que o borbulhante comece. É satisfatório finalmente ver a ebulição do rolamento, atrás do qual os complexos mecanismos físicos estão em jogo.
Quando isso acontece, as bolhas que se formam continuamente mudam de forma e tamanho. Esses movimentos dinâmicos influenciam o fluxo do fluido circundante, influenciando assim a eficiência da transferência de calor da fonte de calor para a água.
Manipular pequenas quantidades de líquido em altas velocidades e frequências é essencial para o processamento de um grande número de amostras em campos médicos e químicos, como no sistema celular. As vibrações do microbolle podem criar fluxos e ondas sonoras, ajudando na manipulação de líquidos. No entanto, o comportamento coletivo e as interações múltiplas bolhas são mal compreendidas, portanto, suas aplicações foram limitadas.
Motivado a entender melhor o comportamento das bolhas, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Kyoto desenvolveu uma configuração experimental para ajustar com precisão a distância entre o microbolle, usando a luz do laser para acalmar a água da água dejairada.
“Conseguimos estabelecer um novo método para alterar basicamente o fluxo líquido simplesmente ajustando o arranjo das bolhas”, diz o primeiro autor Xuanwei Zhang.
A equipe gerou com sucesso duas bolhas que medem cerca de 10 micrômetros de diâmetro que vibram espontaneamente para as frequências do sub-megahertz, estudando como suas vibrações se influenciam. Usando esse aparelho, os pesquisadores conseguiram verificar com precisão os movimentos rápidos das bolhas nas frequências sub-megahertz e no fluxo circundante.
Depois de comparar os resultados com as equações teóricas, a equipe descobriu que a pressão gerada pela vibração de cada bolha representa as interações entre bolhas. Eles descobriram que as bolhas próximas sincronizam suas vibrações e que a mudança na distância entre as bolhas de apenas 10 micrômetros alterou sua frequência de vibração de mais de 50%.
“Não esperávamos observar um acoplamento vibracional tão claro entre duas bolhas oscilantes, mas as vibrações das bolhas que geramos eram muito estáveis ao longo do tempo e altamente reproduzíveis”, diz o autor correspondente Kyoko Namura. Essas características permitiram à equipe adquirir mudanças nas vibrações das duas bolhas quando suas posições relativas também foram ligeiramente regulamentadas.
Os resultados deste estudo fornecem uma nova ferramenta de controle de fluidos para campos médicos e químicos, nos quais uma análise mais rápida e uma coleta de dados são essenciais. Embora a equipe de pesquisa tenha usado água dejaired, efeitos semelhantes podem ser obtidos com misturas de álcool aquático, tornando esse método aplicável a uma ampla gama de aplicações.
No futuro, a equipe planeja explorar as maneiras de selecionar ativamente as frequências e métodos de vibração das bolhas, verificar matrizes maiores de bolhas e analisar as ondas e os fluxos foram gerados ao seu redor.
