Mozgó víz, a tudomány és az élet
mozgó víz
Elmélet szuperhidrofób sima vizet által ellenőrzött kísérletben.
Mindenki valószínűleg még nem látott csepp harmat szirmok és a levelek a növények, és csodálkoztam, hogy a víz nem folyik, és „ül” csepp? Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a felszínen a levelek és szirmok hidrofób, vagyis víztaszító.
A növényi levelek vizet gyűjti cseppekre miatt hidrofób viaszos kutikula, amely lefedi annak a felszínén. (Fotó: Staffan Enbom / Flickr.com.)
Microsphere csatolt egy szonda egy atomi erő mikroszkóp, felé a szuperhidrofób felület. (Fotó: Taras Molotilin / MSU).
A hidrofób jelleget által meghatározott érintkezési szög a felület és a csepp, és egy értéke több, mint 150 ° tartják szuperhidrofób felület. Az ilyen felületek a természetben megtalálható: például a lótusz levél vagy szárnyak bizonyos rovarok. Supergibrofobnye tulajdonságok a felület megóvása a korrózió, a szennyezés, és tömény t. D.
A modern technológiák lehetővé teszik, hogy szuperhidrofób felület egy speciális spray vagy felületi topográfia, de meg kell érteni a viselkedését a folyadék érintkezik vele. Alacsony Tatiana, Olga Vinogradova és munkatársaik a Moszkvai Állami Egyetem kifejlesztett egy félig analitikus elmélete, amely leírja a viselkedését a folyadék közelében szuperhidrofób felület, és teszteltük kísérletileg.
Jellemzően felület „dolgozzon” a folyadék miatt közötti elektrosztatikus vonzás a molekulák, amely az úgynevezett a Van der Waals erők. Ez attól függ, a kémiai összetétel és a felületi topográfia és összetétele a folyadék és annak viszkozitását, hála neki, az arány a folyadékáramlás felülete mentén lehet nagyon eltér az áramlási sebesség a közepén az áramlás.
Közel szuperhidrofób felületei a közeg áramlását a szokatlan tulajdonsága, hogy a sebesség nem nulla még közvetlenül fala melletti rétegben, vagyis a folyadék nem vonzódik, és oltvány a felület mentén. Ezt a jelenséget nevezik a hidrodinamikus csúszás. Leírta mintegy kétszáz évvel ezelőtt, de azóta nem sok érdeklődést, mivel a hidrodinamikus csúszás gyakorlatilag nincs hatása a teljes folyadék áramlását.
A helyzet jelentősen megváltozott az Advent a szuperhidrofób anyagok, amelyekben a kémiai felület hidrofób tulajdonságát kombináljuk egy megfelelő enyhülést, például finom hornyok vagy mikrotelepek. Víz „diák”, valamint a légzsákok, vannak, amelyek a hornyokba szinte ellenállás nélkül, és nem „bot” a falakon. Ez nagymértékben növeli az úgynevezett slip hossza - az alapvető jellemzője „ragadt”, hogy a víz felszínén.
Új elméletek kifejlesztett folyékony közelében szuperhidrofób felületek tudja megjósolni nem csak a csúszó, hanem egyéb szokatlan viselkedést közel anizotrop felületek megkönnyebbülten irányított egy bizonyos irányba. De itt van néhány érdekes hatásokat gyakorlati értelemben. Például, a fal közelében bevont hosszúkás horony van, amelyek egy szöget bezárva, hogy a fő áramlási, folyadék aktívan vegyes annak a ténynek köszönhető, hogy ez megváltoztatja az áramlás irányát. Egy másik lehetséges hatás - a szétválasztása a folyadék szuszpendált a részecskeméret.
Az intézkedés a folyadék hossza mentén csúszó inhomogén szuperhidrofób felület fizika segítségével atomi erő mikroszkóp (már le, hogyan működik). Sőt, képesek voltak helyességének ellenőrzésére leíró elmélet a viselkedés a folyadék különböző távolságokra a felületre. A kísérletben, a mikroszkóp szondát csökkentjük gömb alakú mikrorészecskék szuperhidrofób felület egy folyadékba mártjuk, a süllyedés állandó maradt. Lehet egy és ugyanazon időben a nagy pontosság és nyomon követni a helyzet a mikrogömbök a horonyba, és mérjük a kifejtett erő által a folyadék. Összehasonlítása az elméleti és kísérleti leírása a hidrodinamikus erő a távolságtól függően a felületről a szuperhidrofób pontosan lehet mérni a csúszás hosszát.
Lásd még:
