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शहद और अन्य अत्यधिक चिपचिपे तरल पदार्थ विशेष रूप से लेपित केशिकाओं में पानी की तुलना में तेजी से बहते हैं। यह आश्चर्यजनक खोज फिनलैंड में आल्टो विश्वविद्यालय के माजा वुकोवैक और उनके सहयोगियों द्वारा की गई थी, जिन्होंने यह भी दिखाया कि यह प्रति-सहज प्रभाव अधिक चिपचिपी बूंदों के भीतर आंतरिक प्रवाह के दमन से उत्पन्न होता है। उनके परिणाम सीधे वर्तमान सैद्धांतिक मॉडल का खंडन करते हैं कि सुपरहाइड्रोफोबिक केशिकाओं में तरल पदार्थ कैसे प्रवाहित होते हैं।
माइक्रोफ्लुइडिक्स के क्षेत्र में केशिकाओं के कसकर सीमित क्षेत्रों के माध्यम से तरल पदार्थ के प्रवाह को नियंत्रित करना शामिल है - आमतौर पर चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए उपकरणों के निर्माण के लिए। कम चिपचिपाहट वाले तरल पदार्थ माइक्रोफ्लुइडिक्स के लिए सर्वोत्तम होते हैं क्योंकि वे जल्दी और सहजता से प्रवाहित होते हैं। अधिक चिपचिपे तरल पदार्थों को उच्च दबाव में चलाकर उपयोग किया जा सकता है, लेकिन इससे नाजुक केशिका संरचनाओं में यांत्रिक तनाव बढ़ जाता है - जिससे विफलता हो सकती है।
वैकल्पिक रूप से, सुपरहाइड्रोफोबिक कोटिंग का उपयोग करके प्रवाह को तेज किया जा सकता है जिसमें सूक्ष्म और नैनोस्ट्रक्चर होते हैं जो हवा के कुशन को फंसाते हैं। ये कुशन तरल और सतह के बीच संपर्क क्षेत्र को काफी कम कर देते हैं, जिसके परिणामस्वरूप घर्षण कम हो जाता है - प्रवाह 65% बढ़ जाता है। हालांकि, वर्तमान सिद्धांत के अनुसार, बढ़ती चिपचिपाहट के साथ इन प्रवाह दरों में कमी जारी रहती है।
वुकोवैक की टीम ने अलग-अलग चिपचिपाहट की बूंदों को देखकर इस सिद्धांत का परीक्षण किया क्योंकि गुरुत्वाकर्षण ने उन्हें सुपरहाइड्रोफोबिक आंतरिक कोटिंग्स के साथ ऊर्ध्वाधर केशिकाओं से खींच लिया था। जैसे ही वे स्थिर गति से यात्रा करते हैं, बूंदें उनके नीचे हवा को संपीड़ित करती हैं, जिससे पिस्टन में तुलनीय दबाव ढाल बनती है।
जबकि बूंदों ने खुली ट्यूबों में चिपचिपाहट और प्रवाह दर के बीच अपेक्षित विपरीत संबंध दिखाया, जब एक या दोनों सिरों को सील कर दिया गया, तो नियम पूरी तरह से उलट गए। प्रभाव ग्लिसरॉल बूंदों के साथ सबसे अधिक स्पष्ट था - भले ही पानी की तुलना में परिमाण के 3 आदेश अधिक चिपचिपा थे, यह पानी की तुलना में 10 गुना अधिक तेजी से बहता था।
इस प्रभाव के पीछे की भौतिकी को उजागर करने के लिए, वुकोवैक की टीम ने बूंदों में ट्रेसर कणों को पेश किया। समय के साथ कणों की गति से कम चिपचिपी बूंद के भीतर एक तेज आंतरिक प्रवाह का पता चला। ये प्रवाह तरल पदार्थ को कोटिंग में सूक्ष्म और नैनो-स्केल संरचनाओं में प्रवेश करने का कारण बनता है। यह हवा के कुशन की मोटाई को कम करता है, दबाव ढाल को संतुलित करने के लिए बूंद के नीचे दबाव वाली हवा को निचोड़ने से रोकता है। इसके विपरीत, ग्लिसरीन में लगभग कोई ध्यान देने योग्य आंतरिक प्रवाह नहीं होता है, जो इसके प्रवेश को रोकता है। कोटिंग। इसके परिणामस्वरूप एक मोटी एयर कुशन बन जाती है, जिससे बूंद के नीचे की हवा को एक तरफ ले जाना आसान हो जाता है।
अपने अवलोकनों का उपयोग करते हुए, टीम ने एक अद्यतन हाइड्रोडायनामिक मॉडल विकसित किया जो बेहतर भविष्यवाणी करता है कि बूंदें विभिन्न सुपरहाइड्रोफोबिक कोटिंग्स के साथ केशिकाओं के माध्यम से कैसे चलती हैं। आगे के काम के साथ, उनके निष्कर्ष जटिल रसायनों और दवाओं को संभालने में सक्षम माइक्रोफ्लुइडिक डिवाइस बनाने के नए तरीकों को जन्म दे सकते हैं।
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