Dėkojame, kad prisiregistravote prie „Physical World“, jei norite bet kada pakeisti savo duomenis, apsilankykite mano paskyroje
Medus ir kiti labai klampūs skysčiai teka greičiau nei vanduo specialiai padengtuose kapiliaruose. Stebinančią išvadą padarė Maja Vuckovac ir kolegos iš Aalto universiteto Suomijoje, kurie taip pat parodė, kad šis priešingas poveikis atsiranda dėl vidinio srauto slopinimo klampesniuose lašeliuose. Jų rezultatai tiesiogiai prieštarauja dabartiniams teoriniams skysčių tekėjimo modeliams.
Mikrofluidikos sritis apima skysčių srauto per sandariai uždarytas kapiliarų sritis kontrolę – dažniausiai medicinos reikmėms skirtiems prietaisams gaminti. Mažo klampumo skysčiai geriausiai tinka mikroskysčiams, nes jie teka greitai ir be jokių pastangų. Varant juos aukštesniu slėgiu, galima naudoti klampesnius skysčius, tačiau tai padidina mechaninį įtempimą trapiose kapiliarų struktūrose.
Arba srautą galima pagreitinti naudojant superhidrofobinę dangą, kurioje yra mikro ir nanostruktūrų, kurios sulaiko oro pagalvėles. Šios pagalvėlės žymiai sumažina skysčio ir paviršiaus sąlyčio plotą, o tai savo ruožtu sumažina trintį – srautas padidėja 65%. Tačiau, remiantis dabartine teorija, šie srautai ir toliau mažėja didėjant klampumui.
Vukovaco komanda išbandė šią teoriją žiūrėdama į įvairaus klampumo lašelius, kuriuos gravitacija ištraukė iš vertikalių kapiliarų su superhidrofobinėmis vidinėmis dangomis. Judėdami pastoviu greičiu, lašeliai suspaudžia po jais esantį orą, sukurdami slėgio gradientą, panašų į esantį stūmoklyje.
Nors lašeliai parodė laukiamą atvirkštinį klampumo ir srauto greičio ryšį atviruose vamzdeliuose, kai vienas arba abu galai buvo sandarūs, taisyklės buvo visiškai priešingos. Poveikis buvo ryškiausias naudojant glicerolio lašelius – nors 3 eilėmis klampesnis už vandenį, jis tekėjo daugiau nei 10 kartų greičiau nei vanduo.
Siekdama atskleisti šio efekto fiziką, Vukovac komanda į lašelius įvedė atsekamųjų dalelių. Dalelių judėjimas laikui bėgant atskleidė greitą vidinį srautą mažiau klampiame lašelyje. Dėl šių srautų skystis prasiskverbia į dangos mikro ir nano masto struktūras. Tai sumažina oro pagalvėlės storį ir neleidžia nuleisti oro slėgio. t.Priešingai, glicerinas beveik neturi juntamo vidinio srauto, slopindamas jo prasiskverbimą į dangą. Dėl to susidaro storesnė oro pagalvė, todėl oras po lašeliu lengviau pasislenka į vieną pusę.
Remdamasi savo stebėjimais, komanda sukūrė atnaujintą hidrodinaminį modelį, kuris geriau prognozuoja, kaip lašeliai juda per kapiliarus su skirtingomis superhidrofobinėmis dangomis. Tolesniais darbais jų išvados galėtų padėti sukurti naujus būdus sukurti mikrofluidinius prietaisus, galinčius valdyti sudėtingas chemines medžiagas ir vaistus.
„Physics World“ yra pagrindinė „IOP Publishing“ misijos dalis – perduoti pasaulinio lygio mokslinius tyrimus ir inovacijas kuo platesnei auditorijai. Svetainė yra „Physics World“ portfelio dalis, teikianti pasaulinei mokslo bendruomenei internetinės, skaitmeninės ir spausdintos informacijos paslaugų rinkinį.