Hvala vam što ste se prijavili za Physical World Ako želite promijeniti svoje podatke u bilo kojem trenutku, posjetite moj račun
Med i druge visoko viskozne tečnosti teku brže od vode u posebno obloženim kapilarama. Iznenađujuće otkriće su napravili Maja Vučkovac i kolege sa Univerziteta Aalto u Finskoj, koji su takođe pokazali da ovaj kontraintuitivni efekat proizilazi iz suzbijanja unutrašnjeg strujanja unutar viskoznijih kapljica. Njihovi rezultati su u direktnoj suprotnosti sa trenutnim tečenjem tečnosti superhidrofonije.
Područje mikrofluidike uključuje kontrolu protoka tekućina kroz čvrsto zatvorene dijelove kapilara—obično za proizvodnju uređaja za medicinsku primjenu. Tečnosti niskog viskoziteta su najbolje za mikrofluidiku jer teku brzo i bez napora. Viskozniji fluidi se mogu koristiti tako što ih pokreću pod višim pritiscima, ali to povećava mehaničko naprezanje kapilara do kvara u delikatnoj strukturi.
Alternativno, protok se može ubrzati korištenjem superhidrofobnog premaza koji sadrži mikro- i nanostrukture koje hvataju zračne jastuke. Ovi jastuci značajno smanjuju površinu kontakta između tekućine i površine, što zauzvrat smanjuje trenje – povećavajući protok za 65%. Međutim, prema trenutnoj teoriji, ove stope protoka nastavljaju opadati s povećanjem viskoznosti.
Vučkovčev tim je testirao ovu teoriju gledajući kapljice različite viskoznosti kako ih gravitacija izvlači iz vertikalnih kapilara sa superhidrofobnim unutrašnjim premazima. Dok putuju konstantnom brzinom, kapljice sabijaju vazduh ispod sebe, stvarajući gradijent pritiska uporediv sa onim u klipu.
Dok su kapljice pokazivale očekivani inverzni odnos između viskoznosti i brzine protoka u otvorenim cijevima, kada su jedan ili oba kraja bila zapečaćena, pravila su bila potpuno obrnuta. Efekat je bio najizraženiji kod kapljica glicerola—iako su 3 reda veličine viskoznije od vode, one su tekle više od 10 puta brže od vode.
Da bi otkrio fiziku koja stoji iza ovog efekta, Vučkovčev tim je u kapljice uveo čestice tragača. Kretanje čestica tokom vremena otkrilo je brz unutrašnji tok unutar manje viskoznih kapljica. Ovi tokovi uzrokuju prodiranje fluida u mikro i nano-strukture u prevlaci. Ovo smanjuje debljinu zraka kako bi se smanjila debljina kapljice zraka kako bi se spriječilo da se ravnoteža zraka smanji na pritisak. Gradijent pritiska. Nasuprot tome, glicerin nema skoro nikakav primetan unutrašnji protok, što sprečava njegovo prodiranje u premaz. Ovo rezultira debljim vazdušnim jastukom, što olakšava pomeranje vazduha ispod kapi na jednu stranu.
Koristeći svoja zapažanja, tim je razvio ažurirani hidrodinamički model koji bolje predviđa kako se kapljice kreću kroz kapilare s različitim superhidrofobnim premazima. Daljnjim radom, njihova otkrića mogu dovesti do novih načina za stvaranje mikrofluidnih uređaja sposobnih za rukovanje složenim kemikalijama i lijekovima.
Physics World predstavlja ključni dio misije IOP Publishing-a za komuniciranje istraživanja i inovacija svjetske klase najširoj mogućoj publici. Stranica je dio portfelja Physics World, koji pruža kolekciju internetskih, digitalnih i štampanih informacionih usluga globalnoj naučnoj zajednici.