Дзякуй за рэгістрацыю ў Physical World. Калі вы захочаце змяніць свае дадзеныя ў любы час, калі ласка, наведайце мой уліковы запіс
Мёд і іншыя вельмі вязкія вадкасці цякуць хутчэй, чым вада, у капілярах са спецыяльным пакрыццём. Дзіўнае адкрыццё было зроблена Маяй Вучкавац і яе калегамі з Універсітэта Аалта ў Фінляндыі, якія таксама паказалі, што гэты супрацьінтуітыўны эфект узнікае з-за падаўлення ўнутранага патоку ў больш вязкіх кроплях. Іх вынікі наўпрост супярэчаць сучасным тэарэтычным мадэлям таго, як вадкасці цякуць у супергідрафобных капілярах.
Вобласць мікрафлюідыкі прадугледжвае кіраванне патокам вадкасці праз цесна абмежаваныя ўчасткі капіляраў - звычайна для вытворчасці прылад для медыцынскага прымянення. Вадкасці з нізкай глейкасцю лепш за ўсё падыходзяць для мікрафлюідыкі, таму што цякуць хутка і без асаблівых высілкаў. Можна выкарыстоўваць больш вязкія вадкасці, падганяючы іх пад больш высокім ціскам, але гэта павялічвае механічнае напружанне ў далікатных капілярных структурах - што можа прывесці да адмовы.
У якасці альтэрнатывы паток можа быць паскораны з дапамогай супергідрафобнага пакрыцця, якое змяшчае мікра- і нанаструктуры, якія затрымліваюць паветраныя падушкі. Гэтыя падушкі значна памяншаюць плошчу кантакту паміж вадкасцю і паверхняй, што, у сваю чаргу, памяншае трэнне - павялічваючы паток на 65%. Аднак, згодна з сучаснай тэорыяй, гэтыя хуткасці патоку працягваюць змяншацца з павелічэннем глейкасці.
Каманда Вучкаваца праверыла гэтую тэорыю, назіраючы за кроплямі рознай глейкасці, калі гравітацыя выцягвала іх з вертыкальных капіляраў з супергідрафобным унутраным пакрыццём. Калі яны рухаюцца з пастаяннай хуткасцю, кроплі сціскаюць паветра пад сабой, ствараючы градыент ціску, параўнальны з градыентам у поршні.
У той час як кроплі дэманстравалі чаканую адваротную залежнасць паміж глейкасцю і хуткасцю патоку ў адкрытых трубах, калі адзін або абодва канцы былі зачыненыя, правілы былі поўнасцю адменены. Эфект быў найбольш выяўленым з кроплямі гліцэрыны - нават калі на 3 парадкі больш вязкія, чым вада, яны цяклі больш чым у 10 разоў хутчэй, чым вада.
Каб выявіць фізіку, якая стаіць за гэтым эфектам, каманда Вучкаваца ўвяла ў кроплі часціцы-трасіроўшчыкі. Рух часціц з цягам часу выявіў хуткі ўнутраны паток у менш вязкай кроплі. Гэтыя патокі прымушаюць вадкасць пранікаць у мікра- і нанамаштабныя структуры ў пакрыцці. Гэта памяншае таўшчыню паветранай падушкі, прадухіляючы працісканне паветра пад ціскам пад кропляй, каб збалансаваць градыент ціску У адрозненне ад гэтага, у гліцэрыны амаль няма прыкметнага ўнутранага патоку, што перашкаджае яго пранікненню ў пакрыццё. Гэта прыводзіць да больш тоўстай паветранай падушкі, што палягчае рух паветра пад кропляй у адзін бок.
Выкарыстоўваючы свае назіранні, каманда распрацавала абноўленую гідрадынамічную мадэль, якая лепш прадказвае, як кроплі рухаюцца праз капіляры з рознымі супергідрафобнымі пакрыццямі. У далейшай працы іх высновы могуць прывесці да новых спосабаў стварэння мікрафлюідных прылад, здольных апрацоўваць складаныя хімікаты і лекі.
Physics World з'яўляецца ключавой часткай місіі IOP Publishing па данясенні даследванняў і інавацый сусветнага класа да максімальна шырокай аўдыторыі. Сайт з'яўляецца часткай партфеля Physics World, які забяспечвае калекцыю анлайнавых, лічбавых і друкаваных інфармацыйных паслуг для сусветнай навуковай супольнасці.