Хвала вам што сте се регистровали за Физички свет. Ако желите да промените своје податке у било ком тренутку, посетите мој налог.
Мед и друге високо вискозне течности теку брже од воде у специјално обложеним капиларама. Изненађујуће откриће су направили Маја Вучковац и колеге са Универзитета Алто у Финској, који су такође показали да овај контраинтуитивни ефекат произилази из сузбијања унутрашњег тока унутар вискознијих капљица. Њихови резултати директно противрече тренутним теоријским моделима о томе како течности теку у суперхидрофобним капиларима.
Област микрофлуидике обухвата контролу протока течности кроз чврсто затворене регионе капилара - обично за производњу уређаја за медицинске примене. Флуиди ниског вискозитета су најбољи за микрофлуидику јер теку брзо и без напора. Вискознији флуиди могу се користити покретањем под вишим притисцима, али то повећава механичко напрезање у осетљивим капиларним структурама - што може довести до квара.
Алтернативно, проток се може убрзати коришћењем суперхидрофобног премаза који садржи микро- и наноструктуре које задржавају ваздушне јастуке. Ови јастуци значајно смањују површину контакта између течности и површине, што заузврат смањује трење – повећавајући проток за 65%. Међутим, према тренутној теорији, ове брзине протока настављају да се смањују са повећањем вискозности.
Вучковачев тим је тестирао ову теорију посматрајући капљице различитих вискозитета док их је гравитација извлачила из вертикалних капилара са суперхидрофобним унутрашњим премазима. Док путују константном брзином, капљице компресују ваздух испод себе, стварајући градијент притиска упоредив са оним у клипу.
Док су капљице показивале очекивану инверзну везу између вискозности и брзине протока у отвореним цевима, када су један или оба краја била затворена, правила су била потпуно обрнута. Ефекат је био најизраженији код капљица глицерола - иако је 3 реда величине вискознији од воде, текао је више од 10 пута брже од воде.
Да би открио физику која стоји иза овог ефекта, Вучковачев тим је увео честице трасера ​​у капљице. Кретање честица током времена открило је брз унутрашњи ток унутар мање вискозне капљице. Ови токови узрокују да течност продре у микро- и нано-структуре у премазу. Ово смањује дебљину ваздушног јастука, спречавајући да се ваздух под притиском испод капљице пробије и уравнотежи градијент притиска. Насупрот томе, глицерин готово да нема приметног унутрашњег тока, што спречава његово продирање у премаз. Ово резултира дебљим ваздушним јастуком, што олакшава ваздуху испод капљице да се помери на једну страну.
Користећи своја запажања, тим је развио ажурирани хидродинамички модел који боље предвиђа како се капљице крећу кроз капиларе са различитим суперхидрофобним премазима. Даљим радом, њихова открића би могла довести до нових начина за стварање микрофлуидних уређаја способних за руковање сложеним хемикалијама и лековима.
Свет физике представља кључни део мисије издавачке куће IOP да комуницира истраживања и иновације светске класе најширој могућој публици. Сајт је део портфолија Света физике, који пружа колекцију онлајн, дигиталних и штампаних информативних услуга глобалној научној заједници.