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Los científicos logran la difícil tarea de comprimir fluidos

Los científicos logran la difícil tarea de comprimir fluidos

Los líquidos son difíciles de comprimir porque no hay mucho espacio entre las moléculas.Crédito: Napaporn Ledprathom/Alamy

Los investigadores han conseguido la dificilísima tarea de triturar un líquido, utilizando una técnica que permite comprimir el agua hasta 20 veces más de lo habitual.

Por lo general, los líquidos no se pueden comprimir mucho porque no hay espacio entre las moléculas. Stuart James, de la Queen’s University de Belfast, y sus colegas encontraron una manera de comprimir agua explotando otra técnica en la que han estado trabajando: fluidos porosos, que, de manera contraria a la intuición, tienen espacios vacíos en su interior. El equipo que publicó su trabajo.1 en Materiales avanzadosÉl dice que su enfoque dio como resultado la mejor presión de fluido hasta el momento.

Para producir el líquido comprimible, James y su equipo utilizaron un sólido poroso, donde las moléculas están dispuestas en una jaula conocida como estructura organometálica o MOF. En este material, llamado ZIF-8, los poros internos son hidrofóbicos, es decir, repelen el agua.

El equipo convirtió el MOF en partículas muy pequeñas (entre 30 y 200 nanómetros) y luego las dispersó en agua, creando una solución blanca opaca. Debido a que los poros del ZIF-8 son hidrofóbicos, permanecen vacíos cuando se mezclan con agua a presiones normales. “Hay algo como la leche, en la que se dispersan estas pequeñas moléculas. Pero alrededor del 7 u 8% de ella es en realidad espacio vacío”, dice James. Pero cuando el equipo puso el líquido bajo presión, las moléculas de agua fueron forzadas a entrar en los poros vacíos. Como resultado, el volumen del líquido disminuye: a una presión de 500 bar (500 veces la presión atmosférica), el volumen disminuye un 7%.

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Esta tecnología todavía requiere una presión significativa para funcionar. James espera que al ajustar el sistema pueda comprimir el fluido a presiones más bajas. El equipo intentó mezclar agua con metanol, lo que facilitó el empuje de las moléculas de agua hacia los poros.

No todos los investigadores están de acuerdo en que el material sea un fluido compresible. Jaroslav Grosso, que estudia medios porosos en el centro de investigación CIC energiGUNE en Vitoria-Gasteiz, España, ve el sistema como una dispersión de partículas de tamaño nanométrico, en lugar del líquido homogéneo descrito por James. La presión de los fluidos dentro y fuera de los poros de estas partículas está bien estudiada, pero la investigación debería ampliar las aplicaciones de este tipo de tecnología, afirma Grosso.

James dice que la definición de materiales homogéneos no está clara. Se cree que esta tecnología podría ser útil en absorción de impactos o acústica, porque la compresibilidad de líquidos, sólidos y gases determina la rapidez con la que el sonido viaja a través de ellos. Al final, James dice que persiguió la idea de hacer un líquido exprimible por diversión. “Me gusta el oxímoron”.

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