Engenheiros do MIT e da Universidade Estadual da Pensilvânia conceberam uma maneira de fazer com que gotas de água claras comuns produzissem cores vibrantes e belas sem o uso de tintas ou corantes. O efeito é criado através do uso de uma fina névoa de gotículas transparentes acesas com uma única lâmpada.

Cor estrutural

Eles devem essas tonalidades iridescentes a algo chamado “cor estrutural”. O termo refere-se à criação de cor através de superfícies microscopicamente estruturadas finas o suficiente para interferir na luz visível.

Agora, eles acreditam que esse efeito poderia ser usado em vez de corantes sintéticos, muitas vezes prejudiciais. Eles até criaram um modelo para prever as cores resultantes.

“Corantes sintéticos usados em produtos de consumo para criar cores brilhantes podem não ser tão saudáveis quanto deveriam”, diz Mathias Kolle, professor assistente de engenharia mecânica no MIT.

“Como alguns desses corantes são mais fortemente regulados, as empresas estão perguntando, podemos usar cores estruturais para substituir corantes potencialmente insalubres? Graças às observações cuidadosas de Amy Goodling e Lauren Zarzar na Penn State e à modelagem de Sara, que trouxe esse efeito e sua explicação física à luz, pode haver uma resposta.”

O novo modelo leva tudo em consideração, incluindo as condições estruturais das gotas e seus índices de refração. Os pesquisadores já testaram as previsões do modelo em vários experimentos.

Testando o modelo

Primeiro, eles criaram emulsões de gotículas com tamanhos controlados. Este teste resultou no que os pesquisadores chamam de “tapete” de gotículas do mesmo tamanho exato em uma placa de Petri. Eles então iluminaram com uma única luz branca e registraram as gotas com uma câmera.

Com a câmera virada, os pesquisadores puderam testemunhar como o ângulo no qual a luz entra na gotícula afeta sua cor. A equipe então testou gotículas de vários tamanhos. Por incrível que pareça, as previsões do modelo se mostraram corretas em todos esses cenários.

Eles também procuraram testar a importância da curvatura em uma gotícula. Para conseguir isso, usaram a condensação de água em um filme transparente tratado com uma solução repelente à água. Eles encontraram um padrão de cor, previsto pelo modelo, que quase parecia em forma de elefante.

Finalmente, os pesquisadores testaram seu modelo em cápsulas sólidas impressas em 3D e cúpulas de vários materiais à base de polímeros transparentes. O modelo foi novamente preciso na previsão dos padrões de cores resultantes.

“Há um espaço de parâmetro complexo com o qual você pode brincar”, diz Kolle. “Você pode personalizar o tamanho, a morfologia e as condições de observação de uma gota para criar a cor desejada.”

Os pesquisadores acreditam que o modelo pode ser usado para projetar gotículas para muitas aplicações que mudam de cor, desde testes de tornassol até tinta que muda de cor em maquiagem. O modelo serviria como um guia de design eficiente para todas essas opções.

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