De acordo com a Northeastern University, Xiaoyu Tang, professor de engenharia mecânica e industrial, está ajudando a impulsionar a inovação na área de impressão a jato de tinta no Laboratório de Pesquisa em Transporte Multifásico da universidade, por meio do estudo do comportamento de gotículas de água. Como pesquisador principal, Tang lidera uma equipe de pesquisadores focada em compreender materiais que operam na interseção dos estados fluido e sólido – materiais diretamente ligados à tecnologia interna das impressoras.
Graças, em grande parte, à recente concessão do Prêmio de Carreira da NSF, Tang e sua equipe em breve iniciarão o processo de desenvolvimento de uma nova estrutura para compreender melhor a dinâmica de fluidos em jogo quando gotículas de água cheias de partículas são lançadas em corpos líquidos. Este trabalho poderá ajudar engenheiros a projetar processos de tinta mais robustos e otimizados, além de hardware de impressão mais resiliente.
A pesquisa em si envolverá câmeras de alta velocidade capazes de capturar 10.000 imagens em um segundo. Esse nível de velocidade é essencial. “O processo de impacto [da gota atingindo a água] levará menos de cem milissegundos”, disse Xiaoyu Tang.
Ao analisar as fotos e os vídeos capturados, Tang e sua equipe observarão alguns fatores-chave, como a morfologia da gota no impacto, sua distribuição de partículas e seu campo de velocidade. Já existem muitas pesquisas bem estabelecidas documentando a física em jogo quando uma gota d’água é impactada em um corpo d’água maior, explica Tang. Com este projeto, a equipe espera descobrir como essa física é alterada quando essas gotas são preenchidas com partículas de amido de milho e sílica, entre outros.
“Adicionar muitas partículas a um líquido torna as coisas mais complicadas, porque a viscosidade do líquido não é mais constante, e a mistura pode até mesmo comprimir e se comportar como um sólido, especialmente durante o impacto das gotículas”, disse Tang. “Um bom exemplo é o ‘efeito Oobleck‘, em que as pessoas podem correr sobre uma poça de partículas de amido de milho na água, mas afundarão se ficarem em pé.”
Este trabalho está diretamente relacionado à impressão 3D porque espera-se que ele forneça à Tang e à sua equipe insights mais profundos sobre como diferentes tipos de materiais interagem entre si em estados mais fluidos.
“A impressão 3D funciona basicamente depositando gotículas de líquido em um substrato, curando-o e, em seguida, construindo-o camada por camada”, disse ela. “Mas, às vezes, a cura pode não ser completa, permanecendo na forma líquida e, quando a próxima gota interage com esse líquido, ela se deforma de forma diferente… Muita coisa pode acontecer entre a gota e a camada não curada.”
A esperança é que, ao entender melhor essas interações, os fabricantes de impressoras 3D consigam “controlar a interação entre a gota e o substrato”, disse ela.
Para o projeto, a equipe planeja usar uma combinação de diversas tecnologias avançadas de diagnóstico. O plano é desenvolver uma plataforma que outros pesquisadores no espaço possam construir e expandir. Para saber mais sobre o projeto, acesse o site.
