DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO PARA LA GENERACIÓN DE NANOEMULSIONES VÍA ELECTROHIDRODINÁMICA

OBJETO DE LA INVENCIÓN

El presente invento describe un procedimiento para generar, vía electrohidrodinámica, emulsiones dobles, con tamaños de gotas en el régimen micro o submicrométrico, de los tipos agua-aceite-agua (w/o/w) y aceite-agua-aceite (o/w/o), y emulsiones simples tipo aceite-agua (o/w). El procedimiento consiste en Ia formación, en un baño de un líquido dieléctrico [líquido (1)], de un chorro electrificado compuesto, de diámetro en el rango micrométrico o submicrométrico, formado por un líquido (2) y un líquido (3) que fluye por el interior del chorro de líquido (2), bien en forma de gotas o bien en forma de otro chorro interior. El líquido (2) es hidrófilo (conductor) y su naturaleza es, por tanto, distinta de Ia que posee el líquido del baño (1), que es hidrófobo (líquido dieléctrico). El líquido (3) puede ser de naturaleza hidrófoba, o incluso hidrófila, aunque en este último caso Ia miscibilidad entre los líquidos (2) y (3) debe ser muy baja. Los dos líquidos son inyectados a través de sendas agujas capilares (o puntas de alimentación) situadas concéntricamente, o una dentro de Ia otra. Cuando el líquido conductor (2) fluye a caudales apropiados y se Ie somete a un campo eléctrico, de valor apropiado, se forma un menisco electrificado de forma cónica (cono de Taylor) desde cuyo vértice fluye por Ia acción del campo eléctrico un chorro estacionario. Para valores apropiados del caudal inyectado a través de Ia aguja y del campo eléctrico se puede conseguir que Ia estructura cono-chorro permanezca estacionaria (figura 1 ), véase por ejemplo Barrero et al. (2004).

Este fenómeno se conoce en Ia literatura electrohidrodinámica como electrospray en modo cono-chorro estacionario. El diámetro del chorro, que depende de las propiedades del líquido (principalmente Ia conductividad eléctrica) y del caudal inyectado está comprendido entre unas decenas de nanómetros y el centenar de mieras. Si en estas condiciones se inyecta, por Ia aguja interior, un caudal estacionario del líquido hidrófobo (3) se forma otro menisco en el interior del

menisco anterior (2), véase Ia fotografía de Ia figura 2. La disposición de las agujas es tal que el líquido dieléctrico (1 ) baña parcial o totalmente al menisco del líquido conductor (2). La deformación del menisco interior por Ia acción de las fuerzas viscosas del movimiento del líquido (2) que Io rodea da lugar a que éste adopte una forma cónica como Ia que se muestra en Ia fotografía de Ia figura 2. Si al líquido hidrófobo (3) se Ie añaden pequeñas cantidades de un tensioactivo apropiado, Ia tensión interfacial entre los líquidos (2) y (3) disminuye notablemente y las fuerzas viscosas que el líquido (2) ejerce sobre el menisco de líquido (3) rompen Ia punta cónica del menisco interior para dar lugar a un segundo chorro de líquido (3) que fluye rodeado por el chorro de líquido (2), véase Ia fotografía de Ia figura 3 y figura 4a. El chorro coaxial así formado es inestable y rompe en el seno del baño dieléctrico (líquido hidrófobo) dando lugar a un hidrosol de gotas compuestas en las que el líquido hidrófilo (2) encapsula una o más gotas del líquido hidrófobo (3). En ocasiones, Ia rotura intermitente de Ia punta del menisco hidrófobo (3) produce un tren de pequeñas gotas, en lugar de un chorro, las cuales son arrastradas por el chorro de líquido (2), véase figura 4b. En este caso, Ia rotura del chorro da lugar a cápsulas de líquido (2) que encierran una o más gotas de líquido (3) (cápsulas multi- nucleares). Cuando el capilar por el que se inyecta el líquido (3) tiene un diámetro interior considerablemente más pequeño que el del capilar usado para inyectar el líquido (2), el líquido (3) se eyecta en forma de gotas (véase figura 4c) si el caudal inyectado está por debajo de un valor umbral (dripping), mientras que para valores superiores a éste fluye en forma de chorro de diámetro sensiblemente igual al del capilar (jetting), que finalmente rompe en gotas que son arrastradas por el chorro de líquido (2), véase figura 4d. Como en el caso anterior, Ia rotura del chorro de líquido (2) da lugar a cápsulas multi-nucleares.

En todos los casos, el procedimiento descrito conduce a una emulsión doble del tipo o/w/o en las que gotas de un líquido hidrófilo (2) que contienen en su interior uno hidrófobo (3) se encuentran dispersas en un baño de otro líquido también hidrófobo (1 ) que puede ser el mismo líquido o diferente que el encapsulado (3). Las gotas compuestas, con un líquido hidrófobo (3) encerrado por el hidrófilo (2), resultantes de Ia rotura del chorro se caracterizan por ser uniformes en tamaño (pequeña desviación Standard) y el rango de su diámetro medio, que es del orden del diámetro del chorro, está en un rango que, dependiendo de las propiedades de los

líquidos (principalmente de Ia conductividad eléctrica del líquido hidrófilo), va desde unas decenas de nanómetros, para los líquidos más conductores, hasta un centenar de mieras para los menos conductores.

Para Ia formación de emulsiones simples tipo aceite-agua (o/w), se utiliza como electrodo de referencia un baño de líquido hidrófilo [líquido (4)] sobre el que descansa, por su menor densidad, el líquido dieléctrico (1 ). Debido a Ia carga de sus gotas, el hidrosol de gotas compuestas es forzado por el campo eléctrico a moverse hacia el baño de líquido hidrófilo (4). Una vez que las gotas penetran en el baño, el líquido exterior (2) se disuelve en el baño de líquido (4), dando lugar a una emulsión de gotas de tamaño micro o nanométrico de líquido hidrófobo (3) dispersas en el seno del líquido (4). El campo eléctrico se aplica estableciendo una diferencia de potencial entre Ia aguja si ésta es metálica (o punta de alimentación) y un electrodo de referencia conectado a tierra o a un potencial de referencia. El electrodo de referencia puede poseer configuraciones geométricas diferentes, placa, anillo, etc. Además, el electrodo de referencia puede no ser sólido; por ejemplo, también puede usarse otro líquido conductor (4), diferente o no al líquido (2), que sea inmiscible o pobremente miscible con el dieléctrico y esté en contacto con él a través de una interfase. El dispositivo y el procedimiento, objetos de Ia presente invención, se pueden aplicar a Ia obtención de nanoemulsiones y procesos de encapsulado con aplicaciones en campos tales como Ciencia de Materiales (nanoemulsiones de cristales líquidos y otros fluidos complejos), Tecnología de Alimentos y Tecnología Farmacéutica (emulsiones y encapsulados), etc., donde Ia generación y manipulación controlada de chorros y gotas de tamaños micro o nanométrico sea una parte esencial del proceso.

ESTADO DE LA TÉCNICA

De entre los muchos procedimientos habitualmente usados para generar chorros líquidos estacionarios y aerosoles, esta invención utiliza fuerzas electrohidrodinámicas (EHD). El fenómeno de dispersar un líquido en aire mediante fuerzas electrohidrodinámicas es conocido desde antiguo. De entre los muchos modos que se conocen destaca por las propiedades del aerosol resultante (gotas

con diámetros en el rango nanométrico y diámetro medio de las gotas cargadas muy uniforme) el conocido como electrospray. Como es sabido, bajo unas condiciones de operación apropiadas, anclado a una aguja (o punta de alimentación), metálica o no, se forma un menisco de forma muy aproximadamente cónica desde cuyo vértice se emite un caudal de líquido en forma de micro o nanochorro estacionario. La rotura de dicho chorro produce una nube de gotas cargadas denominada electrospray en modo cono-chorro estacionario que ha sido ampliamente estudiada (Cloupeau y Prunet-Foch, J. Electrostatics 22, 135-159, Fernández de Ia Mora y Loscertales, J. Fluid Mech. 260, 155-184, 1994; Gañán-Calvo et al. J. Aerosol Sci. 28, 249-275, 1997; Hartman et al. J. Aerosol ScL 30, 823-849, 1999). Recientemente, utilizando técnicas de electrospray se ha puesto a punto un procedimiento para producir chorros coaxiales electrificados de líquidos en los que su rotura da lugar a un aerosol de gotas compuestas con un líquido encerrando o encapsulando a otro, Loscertales et al. Science 295, 1695-1698, 2002, y PCT/ES02/00047. Cuando Ia solidificación de uno de los dos líquidos que forman el chorro coaxial ocurre antes de que éste rompa, el resultado consiste en micro o nanofibras coaxiales o en micro/nanotubos. (Loscertales et. al, J. Am. Chem. Soc. 126, 5376, 2004). Los resultados anteriores se refieren a Ia dispersión de un líquido en vacío o en atmósfera gaseosa pero no a situaciones en las que el proceso de dispersión tiene lugar en el seno de otros líquidos. En el caso líquido-líquido, el desarrollo de cúspides en Ia interfase de dos líquidos inmiscibles cuando se aplica un campo eléctrico suficientemente grande ha sido analizado por Oddershede y Nagel, Phys. Rev. Leu. 85, 1234-1237, 2000. En cualquier caso, en este trabajo ni se investigan ni se establecen, por tanto, las condiciones necesarias para formar un electrospray estacionario y estable, en el modo cono-chorro, de un líquido en el seno de otro. La electroatomización de un líquido en el seno de otro en el régimen denominado de goteo (microdripping) aplicando campos eléctricos pulsados ha sido también considerada por Tsouris, Neal, Shah, Spurrier y Lee, Chemical Eng. Comm. 160, 175-197, 1997; naturalmente, El uso de campos eléctricos no estacionarios es incompatible con el modo cono-chorro estacionario (electrospray. La atomización electrostática de fluidos dieléctricos (tales como aire o disolventes orgánicos) en el seno de fluidos relativamente conductores (por ejemplo agua) ha sido investigada

también por Tsouris, Shin y Yiacoumi, Canadian J. Chem. Eng. 76, 589-599, 1998;

Sato, J. Colloid Interface ScL 756,504-507, 1993; ver también US Patent 5,762,775 y US Patent 4,508,265. Esta situación, en Ia que se producen fenómenos electrohidrodinámicos variados, es también incompatible con Ia formación de una estructura cono-chorro estable y estacionaria.

Finalmente, Ia dispersión de un líquido conductor en otro dieléctrico aplicando campos eléctricos alternos ha sido considerada en las patentes siguientes: US Patent 5,503,372, by W. G. Sisson,, MT. Harris, T.C. Scott y O.A. Basaran; US Patent 5,738,821 by W.G. Sisson, O.A. Basaran y MT. Harris; US Patent 5,759,228 by by W.G. Sisson,, MT. Harris, T.C. Scott y O.A. Basaran. Como se indicó anteriormente, Ia aplicación de un campo eléctrico alterno es naturalmente incompatible con Ia obtención de Ia estructura cono chorro, estable y estacionaria, que aquí se reivindica y que resulta en un hidrosol monodisperso de gotas cargadas. Más recientemente, Barrero et al. J. CoII. Interf. Sci. 272, 104-108, 2004 ha obtenido electrosprays estacionarios de un líquido conductor en el seno de un baño dieléctrico.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Figura 1. Fotografía de un electrospray simple de glicerina anclado en una aguja metálica. En este caso no se inyecta líquido a través de Ia aguja interior que se observa en Ia fotografía. Obsérvese el largísimo chorro de glicerina que se emite desde el vértice del menisco cónico electrificado.

Figura 2. Fotografía de un electrospray de glicerina conteniendo en su interior un menisco de aceite de silicona. Obsérvese Ia deformación del menisco de aceite de silicona, que adopta Ia forma de una punta cónica, producida por el movimiento de Ia glicerina.

Figura 3. Fotografía de un chorro compuesto electrificado en el que Ia glicerina que fluye por el exterior contiene a otro chorro de aceite de vaselina con cierta concentración de surfactante (Span 80). Figura 4. Esquema del dispositivo empleado para Ia producción de chorros compuestos electrificados, (a) La cúspide del menisco interior emite un chorro estacionario de líquido (3) que fluye por el interior del chorro electrificado de líquido (2). (b) La cúspide del menisco interior emite un tren de gotas de líquido (3) que

fluyen por el interior del chorro electrificado de líquido (2). (c) Cuando el capilar interior tiene un diámetro sensiblemente menor que el capilar exterior y el caudal inyectado a través de él es menor que un cierto valor umbral, el líquido (3) se inyecta en forma de gotas (dripping) que fluyen por el interior del chorro electrificado de líquido (2). (d) Cuando el capilar interior tiene un diámetro sensiblemente menor que el capilar exterior y el caudal inyectado a través de él es mayor que un cierto valor umbral, el líquido (3) forma a Ia salida del capilar un chorro (Jetting) que rompe por inestabilidades capilares en gotas que fluyen por el interior del chorro electrificado de líquido (2). Figura 5. Esquema del dispositivo empleado para producir chorros líquidos coaxiales de tamaños micro y nanométrico, en el seno de otro líquido para Ia obtención de emulsiones dobles, con extracción del baño fluido y del hidrosol resultante. Figura 6. Esquema de las dos posibles configuraciones para Ia creación de emulsiones tipo aceite-en-agua (emulsiones tipo OAA/). (a) Formación de un hidrosol H y precipitación de las gotas cargadas en el electrodo líquido por fuerzas eléctricas y gravitatorias. (b) Chorro electrificado compuesto ímpactando directamente sobre el electrodo líquido de referencia. Figura 7. Corriente emitida a través del chorro como función del caudal de líquido conductor dispersado.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La novedad de Ia presente invención radica en Ia formación de un hidrosol de gotas compuestas cargadas, altamente monodisperso, en el seno de un líquido dieléctrico [líquido (1)] a partir de Ia rotura de un chorro electrificado en el que un líquido conductor (hidrófilo) que fluye por el exterior rodea completamente a otro dieléctrico (hidrófobo) que fluye por el interior; las gotas formadas por Ia rotura del chorro poseen una estructura en Ia que el líquido (2) encapsula al líquido (3). Los líquidos se inyectan a través de dos agujas (o puntas de alimentación) dispuestas concéntricamente e inmersas en el interior del baño líquido. El líquido conductor (2) se inyecta a través del espacio anular existente entre las dos agujas o puntas de modo que cuando se Ie aplica un campo eléctrico se forma un menisco cónico

electrificado de cuyo vértice fluye un chorro de diámetro en el rango micro/nanométrico. La forma cónica característica del menisco conductor es debida a un balance entre las fuerzas de tensión interfacial y las fuerzas eléctricas que actúan sobre Ia superficie del menisco conductor. El movimiento del líquido (2) es causado por el esfuerzo tangencial eléctrico que actúa sobre Ia superficie del menisco, impulsando el líquido (2) hacia Ia punta del cono de Taylor. En el modo conocido en Ia literatura como modo cono-chorro, el equilibrio mecánico anteriormente descrito deja de satisfacerse, por Io que Ia superficie del menisco cambia de cónica a cilindrica (cono-chorro). En el interior de este menisco se forma otro, de naturaleza dieléctrica (líquido 3), anclado a Ia aguja interior, al inyectar lentamente el líquido (3) a través de ésta. Este menisco es deformado por Ia acción de las fuerzas viscosas de modo que sobre su superficie se forma un punto cúspide, desde el que se emite un chorro muy delgado de líquido (3) cuando las fuerzas viscosas vencen las de tensión interfacial, véase figura 4a. Se forma así una estructura de chorro compuesto en Ia que el líquido conductor (2), que fluye por el exterior del chorro, cubre completamente al líquido dieléctrico (3), que fluye por el interior. Cuando Ia tensión superficial entre ambos líquidos (2 y 3) no es suficientemente baja, es necesario añadir un surfactante para romper Ia superficie del menisco interior y conseguir que fluya el líquido (3) para formar Ia estructura del chorro coaxial. Naturalmente, para alcanzar un estado estacionario es necesario aportar ambos líquidos a caudales iguales a los eyectados.

Cuando existe un balance entre fuerzas viscosas y de tensión interfacial, el menisco oscila intermitentemente entre una forma con vértice redondeado (sin emisión de masa) y otra con un punto cúspide del que se emiten gotas de tamaño micro o nanométrico, véase figura 4b.

Cuando el diámetro del capilar interior es muy reducido en comparación con el del exterior, Ia inyección del líquido (3) en el menisco de líquido (2) resulta en un tren de gotas (drípping), figura 4c, o en un chorro (jetting) que rompe en gotas, figura 4d. Ambos modos dan lugar a gotas de diámetro similar al del capilar. El chorro electrificado rompe aguas abajo por inestabilidades varicosas asociadas a Ia tensión superficial dando lugar a un hidrosol, en el seno del dieléctrico (1 ), de gotas compuestas o partículas compuestas, de tamaño muy uniforme, en las que el

líquido conductor (2) encapsula al líquido dieléctrico (3); se obtienen de este modo emulsiones de tipo aceite-agua-aceite (o/w/o).

Para Ia formación de emulsiones simples tipo aceite-agua (o/w), se utiliza como electrodo de referencia un baño de líquido hidrófilo [líquido (4)] sobre el que descansa, por su menor densidad, el líquido dieléctrico (1 ). Debido a Ia carga de sus gotas, el hidrosol de gotas compuestas es forzado por el campo eléctrico a moverse hacia el baño de líquido hidrófilo (4). Una vez que las gotas penetran en el baño, el líquido exterior (2) que forma las cápsulas se disuelve en el baño de líquido (4), liberando el líquido (3) y dando lugar a una emulsión de gotas de tamaño micro o nanométrico de líquido hidrófobo (3) dispersas en el seno del líquido (4).

El campo eléctrico se aplica estableciendo una diferencia de potencial entre Ia aguja si ésta es metálica (o punta de alimentación) y un electrodo de referencia conectado a tierra o a un potencial de referencia. El electrodo de referencia puede poseer configuraciones geométricas diferentes, placa, anillo, etc. Además, el electrodo de referencia puede no ser sólido; por ejemplo, también puede usarse otro líquido conductor (4), diferente o no al líquido (2), que sea inmiscible o pobremente miscible con el dieléctrico y esté en contacto con él a través de una interfase. Entre las ventajas de esta invención destaca que el tamaño de las gotas compuestas puede controlarse variando Ia conductividad eléctrica del líquido conductor (2). El rango de tamaños que es posible conseguir varía desde el centenar de mieras hasta las decenas de nanómetros. Otra ventaja del invento emana del hecho de que Ia rotura del chorro, micro/nanométrico, produce gotas, micro/nanométricas y cargadas. La carga de todas las gotas es siempre de igual signo, Io que evita, por repulsión coulombiana, Ia coalescencia de las mismas. Además, el campo eléctrico local actúa sobre Ia carga neta de cada gota, ayudando de forma muy eficiente a extraer las gotas del punto donde se producen, evitando también su coalescencia. De otra forma, Ia resistencia que ofrece el líquido receptor al desplazamiento de gotas micro/nanométricas ocasionaría su acumulación en el punto donde se forman, produciéndose Ia coalescencia de las mismas, y perdiéndose no solo Ia uniformidad del tamaño medio de las gotas, sino también el control sobre el tamaño de las gotas resultantes. Otra ventaja importante de Ia presente invención es que desde el punto de vista de las aplicaciones (nano- encapsulación por ejemplo) radica en el hecho de que el control de Ia fase dispersa

(gotas compuestas) necesario para su post-procesado es mucho más versátil y fácil de implementar (pH, temperatura, ultrasonidos, etc.) si Ia fase continua es líquida en lugar de gaseosa.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente sección tiene por objeto Ia descripción del dispositivo y del procedimiento para generar nanoemulsiones vía electrohidrodinámica. En particular se desarrollarán aquí dos aplicaciones enfocadas a 1 ) Ia generación de nanoemulsiones dobles del tipo (o/w/o) en las que cápsulas compuestas de un líquido hidrófilo conteniendo en su interior otro hidrófobo están dispersas en una fase continua de un tercer líquido (también hidrófobo); este tercer líquido puede ser diferente o ser el mismo que el encapsulado y 2) a Ia dispersión en el seno de un líquido hidrófilo de gotas nanométricas de un líquido hidrófobo, insoluble con el anterior; el interés de esta aplicación estriba en que hay un buen número de sustancias de alto valor terapéutico que son insolubles en agua y cuando se administran a pacientes, los niveles de disolución en sangre que se consiguen son extraordinariamente bajos a no ser que esta sustancia se disperse en tamaños pequeñísimos en el seno de un líquido acuoso con el objetivo de aumentar Ia superficie entre ambos líquidos y facilitar Ia dilución de uno en el seno del otro. El caso de Ia formación de emulsiones monodispersas de cristal líquido es otra de las posibles aplicaciones de interés.

El procedimiento y el dispositivo es común para ambas aplicaciones y pasa por Ia generación en el seno de un baño dieléctrico [líquido (1 )] de un chorro de un líquido electrificado por cuyo interior co-fluye otro líquido, en forma de chorro o en forma de gotas; el líquido exterior es de naturaleza hidrófila y buen conductor eléctrico (líquido 2) y el que fluye por el interior (líquido 3) es hidrófobo.

El dispositivo consta de dos puntas de alimentación A y B, dispuestas concéntricamente, o una contenida en Ia otra, y situadas en el seno de un líquido dieléctrico (1 ), como se muestra en Ia figura 5. Un caudal Q2 de un líquido conductor (2), o suspensión líquida conductora, se inyecta a través del juego existente entre las puntas. La punta de alimentación B está conectada a un potencial eléctrico V, a través de una fuente de potencial eléctrico HV, respecto a un

electrodo de referencia G. El electrodo de referencia G, que puede tener formas geométricas variadas (por ejemplo anillo o placa conductora) se encuentra inmerso en el líquido (1) y enfrentado a las puntas de alimentación A y B. Un caudal de líquido (1) es simultáneamente extraído e inyectado del baño, véase figura 5. Si Ia punta de alimentación B no fuese metálica el líquido conductor se conecta al potencial V a través de A. A Ia salida de Ia punta de alimentación A se forma un menisco electrificado C con una forma sensiblemente cónica desde cuyo vértice se emite un chorro capilar estacionario J de líquido (2). Un caudal Q3 de un tercer líquido (3), inmiscible o pobremente miscible con el líquido (2) es inyectado a caudales apropiados a través de Ia punta B, concéntrica con A. Un segundo menisco M de líquido 3, anclado a Ia salida de Ia punta B, se forma en el interior del menisco C. El menisco M desarrolla una punta cónica desde Ia que, dependiendo de Ia tensión interfacial de los líquidos (2) y (3), se emite un chorro, o un tren de gotas, de líquido (3), que fluyen en el interior del chorro de líquido (2). Se forma así un chorro J compuesto por los líquidos (2) y (3) que fluyen coaxialmente en el seno del líquido dieléctrico 1. El diámetro del chorro compuesto está comprendido entre 500 mieras y 15 nanómetros mientras que el diámetro del chorro interior (líquido 3), o de las gotas, está comprendido entre 200 mieras y 0 nanómetros. Debido a inestabilidades capilares, el chorro J rompe en un hidrosol de gotas compuestas H de forma que el líquido (3) es encapsulado por el líquido (2). El tamaño medio de las gotas compuestas es sensiblemente uniforme y está comprendido en un rango de valores que varía entre 500 mieras y 15 nanómetros. El hidrosol es arrastrado por el flujo saliente de líquido (1 ), véase figura 5, y Ia emulsión es colectada en un dispositivo anejo. Las puntas de alimentación A y B del dispositivo han de tener un diámetro comprendido entre 0,01 mm y 5mm y 0.002mm y 2mm respectivamente. El caudal de alimentación del líquido 2 (Q2) que fluye por el juego existente entre las puntas de alimentación A y B está comprendido entre 10-15 m3/s y 10-7 m3/s. El caudal de alimentación del líquido (3) que fluye a través de Ia punta de alimentación B está comprendido entre 10-15 m3/s y 10-7 m3/s. Cuando Ia distancia entre Ia punta de alimentación A y el electrodo de referencia G está comprendida entre 0,01 mm y 50 cm, el potencial eléctrico aplicado ha de estar comprendido entre 10V y 300KV. Así, el dispositivo objeto de Ia invención consta de:

a) Dos puntas de alimentación A y B situadas concéntricamente, o una de ellas contenida en Ia otra; por Ia punta B se alimenta un caudal Q3 de un líquido (3) mientras que por el juego entre A y B se inyecta un caudal Q2 del líquido 2; las puntas A o B se conectan a un potencial eléctrico V, si es alguna de ellas metálica. Si las puntas no son metálicas, el contacto eléctrico se puede hacer directamente al líquido conductor (2). b) Un baño de un líquido dieléctrico (1) dispuesto de forma que las puntas de alimentación A y B están sumergidas en el líquido (1) y el potencial V es un valor diferencial respecto a un electrodo G, inmerso, también, en el líquido (1) y conectado a una fuente de potencial HV. Los líquidos (1) y (2) son inmiscibles o pobremente miscibles. A Ia salida de Ia punta de alimentación A se forma un menisco capilar electrificado C, de forma sensiblemente cónica, desde cuyo vértice se emite un chorro capilar estacionario J de líquido (2), de forma que el líquido (1 ) rodea completamente al líquido (2). Un segundo menisco M de líquido (3), anclado a Ia salida de Ia punta B, se forma en el interior del menisco C. El menisco M desarrolla una punta cónica desde Ia que se emite un chorro de líquido (3), o un tren de gotas del mismo líquido, que confluyen con el líquido (2) para formar un chorro compuesto de ambos líquidos. Dicho chorro compuesto J tiene un diámetro comprendido entre 500 mieras y 15 nanómetros. El diámetro del chorro de líquido (3), o de sus gotas, está comprendido entre 200 mieras y 0 nanómetros; esta última situación corresponde al caso en que no se inyecte líquido (3) a través de Ia punta de alimentación B.

Es objetivo de Ia presente invención el hidrosol H formado espontáneamente por Ia rotura del chorro capilar estacionario J que se forma utilizando el dispositivo y procedimiento mencionados.

Es también objeto de Ia presente invención el procedimiento descrito para Ia generación de chorros e hidrosoles cuando, en lugar de un sólido conductor, se utiliza un líquido conductor (4) como electrodo de referencia G. Los líquidos (1 ) y (4) deben ser inmiscibles y deben formar una interfase de separación estando el líquido más pesado por debajo de esta interfase.

MODO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

Ejemplo de realización 1.

El aparato básico utilizado en este ejemplo consiste en: (a) Un medio para suministrar un primer líquido (2) consistente en un tubo metálico A de 0.8 mm de diámetro exterior y 0.4 mm de diámetro interior; en este ejemplo, el líquido (2) era glicerina.

(b) Otro medio similar para suministrar un líquido dieléctrico (3) consistente en un capilar de vidrio B de diámetro externo de 0.36 mm e interno de 0.15 mm; en este caso el líquido (3) era aceite de vaselina con cierta concentración de surfactante oleosoluble.

(c) Un recipiente RE para contener el líquido dieléctrico del baño [líquido (1)], inmiscible con el líquido (2), y de muy baja conductividad eléctrica; en este caso se ha usado hexano. Los extremos de los tubos B y A por los que fluyen respectivamente los líquidos (3) y (2) están inmersos en el líquido (1);

(d) Un electrodo de referencia G, como por ejemplo una placa o anillo metálico, situado enfrente del extremo del tubo A e inmerso también en el líquido (1). El extremo de A y el electrodo de referencia G distaban una distancia de 1 cm;

(e) Una fuente de alto voltaje HV, con uno de los polos conectado al tubo A y el otro conectado al electrodo de referencia G que está en contacto con el líquido (1 ). La diferencia de potencial aplicada fue en este caso de 2 KV, como se puede ver en Ia figura 5.

A modo ilustrativo en Ia tabla I se dan valores experimentales de Ia intensidad de corriente transportada por el chorro compuesto formado por un chorro compuesto de líquido (3) que fluye por el interior de otro chorro de un líquido conductor (2) que Io rodea completamente y fluye coaxialmente con el líquido (1 ). Estos datos se recogen en Ia curva de Ia figura 7 donde se representa en el eje de ordenadas Ia corriente emitida y Ia raíz cuadrada del caudal en el eje de abcisas. Los datos experimentales así representados siguen muy aproximadamente Ia ley experimental l¡«Q1/2, que es común a todos los electrospray en el modo cono-chorro estacionario. Al igual que en electrosprays en atmósfera gaseosa o vacío, nuestros experimentos en atmósferas líquidas dieléctricas indican que Ia obtención del modo cono-chorro estacionario requiere operar con caudales comprendidos entre dos

valores. Uno inferior, que corresponde al mínimo eyectable desde una punta líquida y otro superior que viene fijado por Ia máxima densidad de carga compatible con Ia existencia de un chorro estacionario. La rotura del chorro da lugar a gotas compuestas formadas por una cubierta de glicerina que encierra o encapsula al aceite de silicona. Las gotas que poseen un tamaño medio muy uniforme están dispersas en un líquido dieléctrico (1) y dan lugar a una emulsión doble (aceite de silicona-glicerina-hexano) del tipo aceite-agua aceite (o/w/o).

Ejemplo de realización 2.

En este caso el dispositivo tiene por objeto dispersar un líquido hidrófobo en uno hidrófilo maximizando Ia superficie de contacto entre ambos líquidos, creando así una emulsión tipo aceite en agua (o/w). Para ello, se utiliza un dispositivo que es básicamente el mismo que en el ejemplo de realización 1 , sólo que en este caso el líquido dieléctrico del baño (líquido (1)) descansa sobre una capa de un cuarto líquido, líquido (4), que es conductor (agua por ejemplo) que se conecta eléctricamente a tierra. Se tiene así una capa de hexano situada encima de otra capa de agua como se observa en Ia Figura 6.

El dispositivo básico utilizado en este ejemplo consiste en:

(a) Un medio para suministrar un primer líquido (2) consistente en un tubo metálico A de 0.8 mm de diámetro exterior y 0.4 mm de diámetro interior; en este ejemplo, el líquido (2) era glicerina; (b) Otro medio similar para suministrar un líquido dieléctrico (3) consistente en un capilar de vidrio B de 0.36 mm de diámetro externo y 0.15 mm de diámetro interno; en este caso el líquido (3) era aceite de vaselina con cierta concentración de surfactante oleosoluble;

(c) Un recipiente RE1 que contiene un volumen de un líquido conductor, líquido (4) (agua en este ejemplo), sobre el que descansa el líquido dieléctrico del baño (líquido

(1 )); en este caso se ha usado hexano. Los extremos de los tubos B y A por los que fluyen respectivamente los líquidos (3) y (2) están inmersos en el líquido (1);

(d) El extremo del tubo A está inmerso en el líquido (1 ) y situado enfrente del líquido (4) y a una distancia de 1 cm; (e) Una fuente de alto voltaje HV, con uno de los polos conectado al tubo A y el otro conectado al líquido (4) que está en contacto con el líquido (1). La diferencia de potencial aplicada fue en este caso de 2 KV.

La rotura del chorro (aceite de vaselina por el interior y glicerina por el exterior) eyectado desde los meniscos da lugar a gotas compuestas formadas por una cubierta de glicerina que encierra o encapsula al aceite de vaselina. Las gotas compuestas dispersas en un líquido dieléctrico (1 ) están cargadas eléctricamente y caen hacia el agua bajo Ia acción simultánea de Ia gravedad y del campo eléctrico. Una vez que las gotas compuestas alcanzan el agua, Ia cubierta de glicerina

desaparece por ser soluble en agua y se obtienen gotas submicrométricas de aceite de vaselina formando un segundo hidrosol HA, véase figura 6a. Otro modo de operar consiste en reducir apropiadamente Ia distancia de separación entre puntas de alimentación y el electrodo líquido de referencia [líquido (4)] de forma que se evite Ia rotura del chorro J (véase figura 6b) de modo que se obtenga directamente Ia emulsión de gotas de aceite dispersas en agua (emulsión o/w).