תודה שנרשמתם לעולם הפיזי. אם תרצו לשנות את הפרטים שלכם בכל עת, אנא בקרו בחשבון שלי.
דבש ונוזלים צמיגים אחרים זורמים מהר יותר ממים בנימים מצופים במיוחד. הממצא המפתיע התגלה על ידי מאיה ווצ'ובץ ועמיתיה באוניברסיטת אלטו בפינלנד, שהראו גם כי השפעה מנוגדת לאינטואיציה זו נובעת מדיכוי הזרימה הפנימית בתוך טיפות צמיגות יותר. תוצאותיהם סותרות ישירות את המודלים התיאורטיים הנוכחיים של אופן זרימת נוזלים בנימים סופר-הידרופוביים.
תחום המיקרופלואידיקה כרוך בבקרה על זרימת נוזלים דרך אזורים סגורים של נימים - בדרך כלל לייצור מכשירים ליישומים רפואיים. נוזלים בעלי צמיגות נמוכה הם הטובים ביותר עבור מיקרופלואידיקה מכיוון שהם זורמים במהירות וללא מאמץ. ניתן להשתמש בנוזלים צמיגים יותר על ידי הנעתם בלחצים גבוהים יותר, אך זה מגביר את הלחץ המכני במבנים הנימים העדינים - מה שעלול להוביל לכשל.
לחלופין, ניתן להאיץ את הזרימה באמצעות ציפוי סופר-הידרופובי המכיל מיקרו-מבנים וננו-מבנים הלוכדים כריות אוויר. כריות אלו מפחיתות משמעותית את שטח המגע בין הנוזל לפני השטח, מה שבתורו מפחית את החיכוך - ומגדיל את הזרימה ב-65%. עם זאת, על פי התיאוריה הנוכחית, קצבי זרימה אלו ממשיכים לרדת עם עליית הצמיגות.
צוותו של ווצ'ובץ' בדק תיאוריה זו על ידי בחינת טיפות בעלות צמיגות משתנה כאשר כוח הכבידה משך אותן מנימים אנכיים עם ציפויים פנימיים סופר-הידרופוביים. כשהן נעות במהירות קבועה, הטיפות דוחסות את האוויר שמתחתן, ויוצרות מפל לחץ דומה לזה שבבוכנה.
בעוד שבצינורות פתוחים, טיפות הראו את הקשר ההפוך הצפוי בין צמיגות לקצב זרימה, כאשר קצוות אחד או שניים היו אטומים, הכללים היו הפוכים לחלוטין. ההשפעה הייתה בולטת ביותר עם טיפות גליצרול - למרות שהן היו צמיגות יותר מ-3 סדרי גודל ממים, הן זרמו יותר מ-10 פעמים מהר יותר ממים.
כדי לחשוף את הפיזיקה העומדת מאחורי אפקט זה, הצוות של ווקובץ' הכניס חלקיקי נותב לתוך הטיפות. תנועת החלקיקים לאורך זמן חשפה זרימה פנימית מהירה בתוך הטיפה הפחות צמיגה. זרימות אלו גורמות לנוזל לחדור למבנים בקנה מידה מיקרו וננומטרי בציפוי. זה מפחית את עובי כרית האוויר, ומונע מהאוויר הלחץ שמתחת לטיפה להידחק דרכו כדי לאזן את מפל הלחץ. לעומת זאת, לגליצרין כמעט ואין זרימה פנימית מורגשת, מה שמעכב את חדירתו לציפוי. התוצאה היא כרית אוויר עבה יותר, מה שמקל על האוויר שמתחת לטיפה לנוע לצד אחד.
באמצעות תצפיותיהם, פיתח הצוות מודל הידרודינמי מעודכן אשר מנבא טוב יותר כיצד טיפות נעות דרך נימים עם ציפויים סופר-הידרופוביים שונים. בעזרת עבודה נוספת, ממצאיהם יוכלו להוביל לדרכים חדשות ליצירת התקנים מיקרופלואידיים המסוגלים להתמודד עם כימיקלים ותרופות מורכבים.
Physics World מייצג חלק מרכזי במשימתה של IOP Publishing לתקשר מחקר וחדשנות ברמה עולמית לקהל הרחב ביותר האפשרי. האתר הוא חלק מתיק ההשקעות של Physics World, המספק אוסף של שירותי מידע מקוונים, דיגיטליים ודפוסים לקהילה המדעית העולמית.