Une petite équipe de physiciens de l’Université d’Amsterdam a démontré la capacité des particules imprimées en 3D à se propulser à la surface d’un fluide, avec le bon carburant. Le groupe a posté un article décrivant leurs particules sur le arXiv serveur de préimpression.
Des recherches antérieures ont montré que les gouttelettes ayant une tension superficielle inférieure à la tension superficielle du fluide environnant se propagent plutôt que de se mélanger, un phénomène connu sous le nom d’effet Marangoni. Une goutte d’alcool dans une tasse d’eau, par exemple, se répandra sur la surface plutôt que de se mélanger à l’eau et restera jusqu’à ce qu’elle s’évapore. Dans ce nouvel effort, l’équipe de recherche a utilisé cet effet pour créer des particules autopropulsées.
Les particules ont été imprimées en 3D sous la forme d’une rondelle de hockey – chacune mesurant environ 1 centimètre de diamètre. Les particules étaient creuses, ce qui les rendait flottantes. Les chercheurs ont décrit la partie creuse de la rondelle comme un réservoir de carburant dans lequel ils versaient une petite quantité d’alcool. Ils ont également percé un petit trou dans la rondelle pour permettre à l’alcool de s’échapper lentement lorsqu’elle était placée dans une tasse d’eau. En raison de l’effet Marangoni, l’alcool a tenté de se répandre, emportant la rondelle avec lui.
Les tests ont montré que plus l’alcool était fort, plus la particule se déplaçait rapidement – la vitesse la plus rapide était d’environ 6 centimètres par seconde. Ils ont également découvert qu’ils pouvaient maintenir la particule en mouvement jusqu’à 500 secondes. Ils ont également propulsé des particules plus grosses de la même manière et ont découvert que mettre plus d’une particule en mouvement à la surface d’un liquide pouvait déclencher ce qu’ils décrivent comme « l’effet Cheerio », le phénomène dans lequel des Cheerios individuels dans un bol de lait s’attacheront les uns aux autres et se déplaceront en tandem.
L’équipe de recherche suggère que leurs particules pourraient servir d’inspiration pour les efforts de nettoyage de l’environnement ou pour aider à disperser un produit chimique (conservé dans un deuxième réservoir) sur la surface d’un autre afin de le répartir plus uniformément que ce qui pourrait être obtenu par un simple mélange.
Plus d’informations :
Jackson K. Wilt et al, ActiveCheerios : particules actives pilotées par Marangoni imprimées en 3D à une interface, arXiv (2024). DOI : 10.48550/arxiv.2411.16011
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