Dankie dat u vir Fisiese Wêreld geregistreer het. Indien u u besonderhede te eniger tyd wil verander, besoek asseblief my rekening.
Heuning en ander hoogs viskose vloeistowwe vloei vinniger as water in spesiaal bedekte kapillêre. Die verrassende bevinding is gemaak deur Maja Vuckovac en kollegas aan die Aalto Universiteit in Finland, wat ook getoon het dat hierdie teenintuïtiewe effek voortspruit uit die onderdrukking van interne vloei binne meer viskose druppels. Hul resultate weerspreek direk huidige teoretiese modelle van hoe vloeistowwe in superhidrofobiese kapillêre vloei.
Die veld van mikrofluidika behels die beheer van die vloei van vloeistowwe deur dig begrensde areas van kapillêre - gewoonlik vir die vervaardiging van toestelle vir mediese toepassings. Lae viskositeit vloeistowwe is die beste vir mikrofluidika omdat hulle vinnig en moeiteloos vloei. Meer viskose vloeistowwe kan gebruik word deur hulle teen hoër druk aan te dryf, maar dit verhoog meganiese spanning in die delikate kapillêre strukture - wat tot mislukking kan lei.
Alternatiewelik kan die vloei versnel word deur 'n superhidrofobiese laag te gebruik wat mikro- en nanostrukture bevat wat lugkussings vasvang. Hierdie kussings verminder die kontakarea tussen die vloeistof en die oppervlak aansienlik, wat weer wrywing verminder – wat vloei met 65% verhoog. Volgens die huidige teorie bly hierdie vloeitempo's egter afneem met toenemende viskositeit.
Vuckovac se span het hierdie teorie getoets deur te kyk na druppels van verskillende viskositeite soos swaartekrag hulle uit vertikale kapillêre met superhidrofobiese binneste bedekkings getrek het. Terwyl hulle teen konstante spoed beweeg, pers die druppels die lug onder hulle saam, wat 'n drukgradiënt skep wat vergelykbaar is met dié in die suier.
Terwyl druppels die verwagte omgekeerde verhouding tussen viskositeit en vloeitempo in oop buise getoon het, was die reëls heeltemal omgekeer toe een of albei punte verseël was. Die effek was die duidelikste met gliseroldruppels – alhoewel dit 3 ordegroottes meer viskeus as water was, het dit meer as 10 keer vinniger as water gevloei.
Om die fisika agter hierdie effek te ontbloot, het Vuckovac se span spoordeeltjies in die druppels ingebring. Die beweging van die deeltjies oor tyd het 'n vinnige interne vloei binne die minder viskose druppel getoon. Hierdie vloei veroorsaak dat die vloeistof die mikro- en nanoskaalstrukture in die laag binnedring. Dit verminder die dikte van die lugkussing, wat verhoed dat die lug onder druk onder die druppel deurdruk om die drukgradiënt te balanseer. In teenstelling hiermee het gliserien byna geen waarneembare interne vloei nie, wat die penetrasie daarvan in die laag belemmer. Dit lei tot 'n dikker lugkussing, wat dit makliker maak vir die lug onder die druppel om na een kant te beweeg.
Deur hul waarnemings te gebruik, het die span 'n opgedateerde hidrodinamiese model ontwikkel wat beter voorspel hoe druppels deur kapillêre met verskillende superhidrofobiese bedekkings beweeg. Met verdere werk kan hul bevindinge lei tot nuwe maniere om mikrofluidiese toestelle te skep wat komplekse chemikalieë en medisyne kan hanteer.
Physics World verteenwoordig 'n sleuteldeel van IOP Publishing se missie om wêreldklasnavorsing en -innovasie aan die breedste moontlike gehoor te kommunikeer. Die webwerf is deel van die Physics World-portefeulje, wat 'n versameling aanlyn-, digitale en gedrukte inligtingsdienste aan die wêreldwye wetenskaplike gemeenskap bied.