Um robô inspirado em Cheerios liberando álcool combustível com corante fluorescente
Jackson Ok. Wilt et al. 2024
Os mesmos fenômenos que permitem que os besouros flutuem pelos lagos e fazem com que as Cheerios se aglomerem juntos em sua tigela de cereal podem ser aproveitados para fazer pequenos robôs flutuantes.
Um destes, o Efeito Marangonisurge quando um fluido com menor tensão superficial se espalha rapidamente pela superfície de um fluido com maior tensão superficial. Este efeito é explorado por Esteno besouros, que evoluíram para atravessar lagos secretando uma substância chamada estenusina, bem como barcos de brinquedo movidos a sabão.
Para investigar como isso poderia ser usado por engenheiros, Jackson Wilt na Universidade de Harvard e seus colegas Impresso em 3D discos redondos de plástico com cerca de um centímetro de diâmetro. Dentro de cada um havia uma câmara de ar para flutuabilidade e um minúsculo tanque de combustível contendo álcool, que tem tensão superficial menor que a da água, em concentrações de 10 a 50 por cento. O álcool vaza gradualmente do disco, impulsionando-o pela superfície da água.
A equipe utilizou o álcool como combustível porque ele evapora, ao contrário do sabão que acaba contaminando a água e prejudicando o efeito Marangoni. Descobriu-se que quanto mais forte o álcool, melhor será o resultado. “Cerveja seria muito ruim”, diz Wilt. “Vodka é provavelmente a melhor coisa que você pode usar. Absinto… você teria muita propulsão.” Nas velocidades máximas, os robôs se moviam a 6 centímetros por segundo, e alguns experimentos viram os discos serem impulsionados por até 500 segundos.
Ao imprimir discos com mais de uma saída de combustível e colá-los, os pesquisadores também poderiam criar dispositivos maiores que traçassem curvas largas ou girassem no native. O uso de vários discos também permitiu que os pesquisadores investigassem o “efeito Cheerios”, que ocorre quando cereais ou outros objetos flutuantes semelhantes se aglomeram. Isso ocorre porque eles formam um menisco, ou superfície curva, no fluido, e essas superfícies são atraídas uma pela outra.
Wilt diz que os dispositivos impressos em 3D podem ser úteis na educação para ajudar os alunos a compreender intuitivamente conceitos relacionados com a tensão superficial, mas também podem ver aplicações em processos ambientais ou industriais se forem cuidadosamente concebidos para criar um comportamento mais complexo e elegante.
Por exemplo, se houvesse uma substância que precisasse ser dispersa em um ambiente que também pudesse servir como combustível adequado, os robôs poderiam espalhá-la automaticamente. “Digamos que você tenha um corpo d’água onde exact liberar algum produto químico e queira distribuí-lo de maneira mais uniforme, ou tenha algum processo químico no qual exact depositar o materials ao longo do tempo”, diz Wilt. “Sinto que há um comportamento realmente interessante aqui.”
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