Fizycy odkryli, że ślizganie się kropli po powierzchni zależy od elektrostatyki

Zespół fizyków z Instytutu Badań nad Polimerami Max i Uniwersytetu Technicznego w Darmstadt

uniwersytet stwierdził, że ani kapilarne, anisiły lepkosprężyste nie mogą wyjaśnić różnic w prędkości, z jaką kropelki poruszają się po różnych powierzchniach. Jak zauważają naukowcy, wątpliwości budził zwłaszcza fakt, że kropelki przepływają z różną prędkością po kilku podłożach – nawet jeśli podłoża te mają identyczne pokrycie powierzchni.

Aby wyjaśnić odchylenie trajektorii od rzeczywistejruch kropli wynikający z fizyki obliczeniowej wprowadził dodatkową siłę. Autorzy dzieła zorganizowali swego rodzaju „wyścig”. Sfilmowali dużą liczbę kropel poruszających się po różnych powierzchniach. Dla każdego ruchu badacze określili profile prędkości i przyspieszenia oraz obliczyli znane już siły, aby określić dodatkową siłę. 

Analiza wykazała, że ​​wartość tej nowej siły była zgodna z oddziaływaniem elektrostatycznym, które naukowcy po raz pierwszy opisali w modelu kilka lat temu.

„Porównując wyniki eksperymentalne z tym modelem numerycznym, możemy wyjaśnić wcześniej mylące trajektorie kropel” – mówi Stefan Weber, jeden z uczestników badania.

Jak zauważają naukowcy, jeśli wcześniej neutralne kropleprzesuwać się po izolatorze, mogą zostać naładowane elektrycznie. Z drugiej strony, na powierzchni przewodzącej prąd kropla natychmiast przenosi swój ładunek z powrotem na podłoże. 

„Dlatego ruch ma ogromny wpływsiłę elektrostatyczną, której nikt wcześniej nie brał pod uwagę: należy ją wziąć pod uwagę w przypadku wody, wodnych elektrolitów i glikolu etylenowego na wszystkich testowanych powierzchniach hydrofobowych” – dodaje Weber. 

Według fizyków wyniki badania pomogąpoprawić kontrolę kropli w wielu zastosowaniach, w tym drukowaniu, mikroprzepływach, a nawet generowaniu energii za pomocą minigeneratorów kropli.

Czytaj więcej:

MIT tworzy stacjonarny silnik cieplny, który przewyższa turbiny

Po dziesięciu latach pracy naukowcy zakwestionowali standardowy model fizyki

Zobacz, jak wygląda wschód słońca na Marsie