Um estudo inspirado em aranhas que vivem debaixo de água poderia ajudar a indústria a controlar gases tóxicos ou inflamáveis em linhas de fluidos.
Pesquisadores da Universidade de Pesquisa PSL em Paris, França, foram inspirados pela aranha sino de mergulho (Argyroneta Aquatica), que aprisiona uma camada de ar ao redor de seu corpo para que ele possa respirar debaixo d’água.
“A inspiração veio de olhar para estes animais que usam estruturas aerofílicas para capturar ar – para eles é uma estratégia de sobrevivência. Podemos explorar as ideias desenvolvidas pela natureza?” diz Hélène de Maleprade, autora principal de um artigo em Applied Physics Letters.
As aranhas têm pêlos no abdómen que repelem a água, uma propriedade conhecida como hidrofóbica – e menos comumente como aerofóbica, ou atracção de ar. Elas respiram através do abdômen, e a camada de ar que elas prendem permite que elas vivam efetivamente debaixo d’água – caçando, descansando, acasalando e colocando ovos sem terra seca.
A equipa imitou um único pêlo da barriga de uma aranha ao revestir um fio com spray hidrofóbico comercial. Ao mergulhá-la, observaram que as bolhas se prenderiam ao fio, e se o fio fosse inclinado, seria guiado para cima ao longo do fio, mesmo em ângulos tão baixos quanto dez graus à horizontal.
O cenário similar de gotas de água correndo por um fio no ar é bem compreendido, mas a situação de bolha na água surpreendeu de Maleprade e seus colegas.
A sua análise das forças sobre as bolhas mostrou que a maior parte do arrasto veio de uma pele de água ao redor da bolha, em contraste com a gota, em que o arrasto tem origem nas extremidades da área de contato entre a água e a rosca.
“O ar é fácil de mover, mas a água não é – o atrito sempre acontece na água. É mais difícil mover a água ao redor da bolha do que mover a própria bolha”, diz de Maleprade.
> Variando o ângulo das roscas, o tamanho das bolhas e a viscosidade do fluido, a equipe foi capaz de construir um quadro completo da física e trabalhar a interação entre inércia, flutuação, viscosidade e tensão superficial.
Embora tenham iniciado o estudo sem pensar em aplicações, já foram contactados por interesses industriais que podem ver o potencial dos novos conhecimentos.
Gases presos podem ser problemáticos nas indústrias baseadas em fluxos líquidos: a capacidade de reter e guiar bolhas de gás para fora das linhas de fluxo pode ser uma grande vantagem na redução dos riscos de segurança, especialmente se os gases forem perigosamente tóxicos ou inflamáveis.