شكرًا لك على التسجيل في Physical World. إذا كنت ترغب في تغيير بياناتك في أي وقت ، فيرجى زيارة حسابي
يتدفق العسل والسوائل الأخرى عالية اللزوجة أسرع من الماء في الشعيرات الدموية المغلفة بشكل خاص ، وقد تم التوصل إلى هذا الاكتشاف المفاجئ من قبل ماجا فوكوفاك وزملاؤها في جامعة آلتو في فنلندا ، الذين أظهروا أيضًا أن هذا التأثير غير المنطقي ينبع من كبت التدفق الداخلي داخل القطيرات الأكثر لزوجة ، وتتناقض نتائجهم بشكل مباشر مع النماذج النظرية الحالية لكيفية تدفق السوائل في الشعيرات الدموية الفائقة.
يتضمن مجال الموائع الدقيقة التحكم في تدفق السوائل من خلال المناطق المحصورة بإحكام من الشعيرات الدموية - عادة لتصنيع الأجهزة للتطبيقات الطبية. تعتبر السوائل منخفضة اللزوجة هي الأفضل للموائع الدقيقة لأنها تتدفق بسرعة وبدون عناء ، ويمكن استخدام المزيد من السوائل اللزجة عن طريق دفعها عند ضغوط أعلى ، ولكن هذا يزيد من الضغط الميكانيكي في الهياكل الشعرية الحساسة - مما قد يؤدي إلى فشل الهياكل الشعرية الدقيقة.
بدلاً من ذلك ، يمكن تسريع التدفق باستخدام طلاء فائق المقاومة للماء يحتوي على بنى دقيقة ومتناهية الصغر تحبس وسائد الهواء ، وتقلل هذه الوسائد بشكل كبير من منطقة التلامس بين السائل والسطح ، مما يقلل بدوره الاحتكاك ويزيد التدفق بنسبة 65٪ ، ومع ذلك ، وفقًا للنظرية الحالية ، تستمر معدلات التدفق هذه في الانخفاض مع زيادة اللزوجة.
اختبر فريق فوكوفاك هذه النظرية من خلال النظر إلى قطرات متفاوتة اللزوجة حيث سحبتها الجاذبية من الشعيرات الدموية العمودية ذات الطلاءات الداخلية شديدة المقاومة للماء ، وبينما تتحرك بسرعة ثابتة ، تضغط القطرات الهواء تحتها ، مما يخلق تدرج ضغط مماثل لذلك الموجود في المكبس.
بينما أظهرت القطرات العلاقة العكسية المتوقعة بين اللزوجة ومعدل التدفق في الأنابيب المفتوحة ، فعند إغلاق أحد الطرفين أو كلاهما ، انعكست القواعد تمامًا ، وكان التأثير أكثر وضوحًا مع قطرات الجلسرين - على الرغم من أن 3 مرات من حيث القدر أكثر لزوجة من الماء ، إلا أنه يتدفق أسرع من الماء بعشر مرات.
للكشف عن الفيزياء الكامنة وراء هذا التأثير ، أدخل فريق Vuckovac جزيئات التتبع في القطرات ، وكشفت حركة الجسيمات بمرور الوقت عن تدفق داخلي سريع داخل القطرة الأقل لزوجة ، وتتسبب هذه التدفقات في اختراق السائل في الهياكل الدقيقة والنانوية في الطلاء ، مما يقلل من سماكة وسادة الهواء ، مما يمنع الهواء المضغوط الموجود أسفل القطرة من الانضغاط إلى الانحدار ، مما يؤدي إلى عدم وجود تدفق للضغط داخل القطرة ، مما يؤدي إلى تثبيط الانحدار في التدفق ، مما يؤدي إلى تثبيط تدفق الجسيمات. ينتج عن ذلك وسادة هوائية أكثر سمكًا ، مما يسهل على الهواء الموجود أسفل القطرة أن يتحرك إلى جانب واحد.
باستخدام ملاحظاتهم ، طور الفريق نموذجًا هيدروديناميكيًا محدثًا يتنبأ بشكل أفضل بكيفية تحرك القطرات عبر الشعيرات الدموية ذات الطلاءات الفائقة المقاومة للماء ، ومع مزيد من العمل ، يمكن أن تؤدي النتائج التي توصلوا إليها إلى طرق جديدة لإنشاء أجهزة ميكروفلويديك قادرة على التعامل مع المواد الكيميائية والأدوية المعقدة.
يمثل موقع عالم الفيزياء جزءًا أساسيًا من مهمة IOP Publishing لإيصال الأبحاث والابتكارات ذات المستوى العالمي إلى أوسع جمهور ممكن ، ويعد الموقع جزءًا من محفظة Physics World ، التي توفر مجموعة من خدمات المعلومات الرقمية والمطبوعة عبر الإنترنت للمجتمع العلمي العالمي.