Fyzici zistili, že kĺzanie kvapky po povrchu závisí od elektrostatiky

Skupina fyzikov z Inštitútu pre výskum polymérov Spoločnosti Max a Technickej univerzity v Darmstadte

univerzita zistila, že ani kapilára, aniviskoelastické sily nedokážu vysvetliť rozdiely v rýchlosti, ktorou sa kvapky pohybujú na rôznych povrchoch. Ako vedci poznamenávajú, otázky vyvolala najmä skutočnosť, že kvapôčky prúdia rôznymi rýchlosťami cez niekoľko substrátov - aj keď tieto substráty majú rovnaké povrchové pokrytie.

Na vysvetlenie odchýlky trajektórie skutočnéhopohyb kvapky z vypočítanej fyziky zaviedol dodatočnú silu. Autori diela zorganizovali akési „preteky“. Nafilmovali veľké množstvo kvapiek pohybujúcich sa na rôznych povrchoch. Pre každý pohyb výskumníci určili profily rýchlosti a zrýchlenia a vypočítali sily, o ktorých už bolo známe, že určujú dodatočnú silu. 

Analýza ukázala, že hodnota tejto novej sily bola v súlade s elektrostatickou interakciou, ktorú výskumníci prvýkrát opísali v modeli pred niekoľkými rokmi.

„Porovnaním experimentálnych výsledkov s týmto numerickým modelom môžeme vysvetliť predtým mätúce trajektórie kvapiek,“ hovorí Stefan Weber, jeden z účastníkov štúdie.

Ako vedci poznamenávajú, ak predtým neutrálne kvapkyskĺznuť cez izolátor, môžu sa elektricky nabiť. Na druhej strane, na elektricky vodivom povrchu kvapka okamžite prenesie svoj náboj späť na substrát. 

„Preto má hnutie veľký vplyvelektrostatická sila, ktorú doteraz nikto nezohľadnil: treba ju brať do úvahy pre vodu, vodné elektrolyty a etylénglykol na všetkých testovaných hydrofóbnych povrchoch,“ dodáva Weber. 

Výsledky štúdie podľa fyzikov pomôžuzlepšiť kontrolu kvapiek v mnohých aplikáciách vrátane tlače, mikrofluidiky a dokonca aj výroby energie pomocou generátorov minikvapiek.

Čítaj viac:

MIT vytvára stacionárny tepelný motor, ktorý prekonáva turbíny

Po desiatich rokoch práce vedci spochybnili štandardný model fyziky

Pozrite sa, ako vyzerá východ slnka na Marse