Les molécules se déplacent au hasard, se heurtant dans un mouvement continuel. Vous pouvez même parfois sentir ce processus; c'est ainsi que le parfum se répand dans une pièce lorsque l'air est calme. Le processus est appelé diffusion et la théorie de la diffusion peut être appliquée à la diffusion de liquide à travers le papier, aussi - un processus à l'œuvre dans une gamme de produits du quotidien, des stylos à encre aux patchs d'échantillonnage en papier pour les tests médicaux.

Maintenant, une équipe de chercheurs en Inde a développé un modèle qui approfondit sa compréhension conceptuelle de la façon dont les liquides se propagent à travers le papier.

"L'épandage de liquide dans un papier est essentiellement un mouvement de liquide aléatoire à travers un réseau de fibres distribué de manière aléatoire, " dit Suman Chakraborty, chercheur principal de l'enquête à l'Institut indien de technologie de Kharagpur, et le Centre de développement technologique pour l'avancement, tous deux situés à Kharagpur, Inde. Les résultats sont publiés cette semaine dans Lettres de physique appliquée .

La diffusion est un procédé bien connu. Mais l'élaboration par l'équipe de la théorie de la diffusion dans le contexte des interactions papier-liquide, qui posent des réseaux de fibres tortueux pour transporter la dynamique, est nouveau et révèle de nouveaux détails théoriques. Dans leur expérience, les chercheurs ont observé l'encre s'étalant sur du papier filtre à l'aide d'un microscope électronique à balayage.

L'équipe a cartographié la dynamique de propagation des liquides d'un capillaire à fibre unique à un plus grand réseau de fibres. Ils ont ensuite calculé les caractéristiques de transport résultantes, avec des résultats confirmant une perspective unifiée généralisée de diffusion à l'œuvre dans le processus de déplacement de liquide à travers une matrice papier. Les images micrographiques à balayage montrent les distributions de fibres de papier, ainsi que la mesure de la vélocimétrie par image de micro-particules du mouvement aléatoire du liquide à travers le réseau.

« Notre étude révèle que, malgré ces utilisations diversifiées du papier interagissant avec les liquides, il y a une unicité fondamentale du liquide qui se répand à travers le papier conduisant à une théorie générale et unifiée à son sujet, " a déclaré Chakraborty.

La théorie soutient que les molécules d'un liquide se déplacent à travers le réseau de fibres du papier en suivant les principes de la dynamique de diffusion universelle. « Le papier est constitué d'un réseau de fibres réparties aléatoirement, " dit Chakraborty. " En conséquence, un mouvement aléatoire du liquide dans toutes les directions possibles se produit. Nous savons que les molécules se déplacent au hasard et entrent en collision les unes avec les autres, et c'est la prémisse de la diffusion."

Malgré une large utilisation des technologies de papier infusé de liquide, il y a des lacunes dans la compréhension de la science fondamentale derrière son comportement. Chakraborty et ses élèves, Kaustav Chaudhury et Shantimoy Kar, aider à combler cette lacune.

En comprenant la diffusion de liquide dans le paradigme de la diffusion, les scientifiques peuvent le contrôler plus précisément pour créer et affiner de nouveaux produits qui impliquent un étalement de liquide à travers le papier. Par exemple, les marchés actuels ont validé une propriété potentielle importante du papier :agir comme le bloc de construction essentiel d'un kit de diagnostic rapide dans un paradigme à très faible coût.

Des exemples de cette application incluent les bandelettes de test de grossesse; tests d'alcalinité ou d'acidité des savons de beauté et bébé à l'aide d'une bande de papier; bandes de papier pour contrôler la qualité de l'eau; et le diagnostic médical aidé par des tests d'urine sur bande de papier, la salive et le sang. Le modèle de diffusion de l'auteur de l'étalement liquide dans le papier peut également améliorer les papiers et les encres utilisés pour l'écriture, dessiner et peindre.

Prochain, les enquêteurs prévoient de développer des technologies intelligentes et compactes à des fins de diagnostic, faire progresser les plateformes papier existantes.

« Les objectifs clés sont d'obtenir des résultats rapides au détriment de faibles coûts. À cette fin, le document montre une perspective prometteuse d'être un outil pour servir les deux objectifs. Le présent travail, comme nous le croyons, ouvrira la voie à la conception et au développement des technologies à base de papier pour servir un public plus large, " a déclaré Chakraborty.