62ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 4. Física da Matéria Condensada

PROPRIEDADES ELETRO-ÓTICAS DE FLUIDOS COMPLEXOS

José Maria Clemente da Silva Filho 1 Marcos Vinícius Dias Vermelho 1, 2

1. Instituto De Física, Universidade Federal de Alagoas - UFAL 2. Prof. Dr./Orientador - Instituto de Física - UFAL

INTRODUÇÃO:

A medida de algumas quantidades pode nos fornecer informações importantíssimas sobre determinada superfície, tais medidas são realizadas avaliando-se a interação entre um fluido e uma superfície, essas quantidades medidas são os ângulos de contato e a tensão superficial. Para realizar os cálculos dos ângulos de contato e da tensão superficial utilizamos a equação de Young-Dupre, que relaciona essas duas propriedades dos materiais. A análise dessas interações entre fluidos e sólidos desempenha um papel fundamental na compreensão da aderência, molhabilidade, biocompatibilidade e lubrificância de superfícies sólidas. Além de propriedades como, umedecimento, difusão e adsorção de líquidos. Pode-se fazer a análise dessas interações interfaciais através do estudo da dinâmica desenvolvida por uma gota de líquido ao ser depositada em um substrato, no impacto da gota com o substrato ocorre uma rápida transferência de momentum da direção vertical para a horizontal e um aumento súbito da pressão, o que origina o escoamento do fluido sobre a superfície e em seguida um retrocesso do mesmo a condição inicial em um movimento oscilatório, e dessa maneira, possibilitando o estudo do comportamento interfacial.

METODOLOGIA:

Para realizar nossas medidas utilizamos um Goniômetro CAM - 101, que consiste basicamente de uma câmera CCD conectada a um computador, uma seringa para gotejar o líquido e um suporte onde o substrato é posto. Nossas medidas consistiam em depositar gotas de água destilada no substrato, no nosso caso lâminas de microscópio com deposição de parafina e também lâminas com deposição de ITO (óxido de Índio e Estanho), em seguida com a CCD capturávamos as imagens das gotas, para posteriormente realizar a análise das imagens com o software de computador do Goniômetro CAM - 101, que nos dava os valores da tensão superficial e dos ângulos de contato. Nós estudamos os ângulos de contato e a tensão superficial de duas maneiras, estática e dinâmica. Na forma estática aguardávamos que o equilíbrio mecânico da gota de água destilada fosse alcançado e então capturávamos a imagem da gota para análise. Já na forma dinâmica, acompanhávamos o desenvolvimento da dinâmica do movimento da gota de água com a câmera CCD formando um filme com as imagens capturadas, o que nos permitia com a utilização do software do equipamento traçar o perfil da gota e obter as quantidades desejadas.

RESULTADOS:

Inicialmente fizemos medidas da tensão superficial (TS) e dos ângulos de contato (AC) de uma gota estática depositada em uma lâmina de microscópio com deposição de parafina. Para essas medidas obtivemos para a TS o valor 73.29mN/m (milinewtons por metro) e para o AC o valor 104,04°(graus), valores que são compatíveis com os valores encontrados na literatura, onde temos 72.80mN/m para a TS e 107° para o AC. Esses valores medidos podem ser utilizados para caracterizar a interação interfacial, como por exemplo, verificar a heterogeneidade química da superfície sólida, pois, a existência de alguma impureza seria caracterizada por uma diferença nos valores medidos. Depois seguimos para as medidas dinâmicas, mas agora mudamos o substrato e usamos uma lâmina de microscópio com deposição de ITO (óxido de Índio e Estanho) e obtivemos para a TS o valor 70 mN/m e para o AC o valor 105,3°, no entanto não achamos valores na literatura para medidas nesse tipo de substrato. Nosso objetivo em colocar o substrato com uma camada condutora de ITO foi para avaliar o comportamento da tensão superficial com a presença de uma diferença de potencial aplicada ao material, o que ainda não foi feito. Todas as medidas foram realizadas a temperatura ambiente, 20°C.

CONCLUSÃO:

Realizamos medidas de tensão superficial e de ângulos de contato pelo método da deposição da gota, com a finalidade de avaliar o substrato para várias aplicações nas diversas áreas da física e da engenharia. Nossos estudos estão em desenvolvimento, e ainda não obtivemos conclusões dos trabalhos feitos até agora. No entanto conseguimos nos aproximar dos resultados encontrados na literatura, indicando que estamos no caminho certo. Como continuação desse trabalho, pretendemos estudar mais a fundo o efeito que ocorre durante a dinâmica da gota de líquido sobre a superfície, esse efeito é a histerese do ângulo de contato (diferença entre o maior e o menor ângulo de contato alcançado durante o movimento), efeito muito útil na caracterização de materiais.

Instituição de Fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

Palavras-chave: Fluidos Complexos, Tensão Superficial, Ângulo de Contato.