გმადლობთ, რომ დარეგისტრირდით Physical World-ზე. თუ გსურთ თქვენი მონაცემების შეცვლა ნებისმიერ დროს, გთხოვთ, ეწვიოთ ჩემს ანგარიშს.
თაფლი და სხვა მაღალი სიბლანტის სითხეები სპეციალურად დაფარულ კაპილარებში წყალზე სწრაფად მოძრაობენ. გასაკვირი აღმოჩენა გააკეთეს მაია ვუკოვაჩმა და მისმა კოლეგებმა ფინეთის აალტოს უნივერსიტეტში, რომლებმაც ასევე აჩვენეს, რომ ეს საპირისპირო ეფექტი გამომდინარეობს უფრო ბლანტი წვეთების შიგნით შიდა ნაკადის დათრგუნვიდან. მათი შედეგები პირდაპირ ეწინააღმდეგება სითხეების სუპერჰიდროფობურ კაპილარებში მოძრაობის ამჟამინდელ თეორიულ მოდელებს.
მიკროფლუიდიკის სფერო გულისხმობს სითხეების ნაკადის კონტროლს კაპილარების მჭიდროდ შეზღუდულ რეგიონებში - როგორც წესი, სამედიცინო დანიშნულების მოწყობილობების წარმოებისთვის. დაბალი სიბლანტის მქონე სითხეები საუკეთესოა მიკროფლუიდიკისთვის, რადგან ისინი სწრაფად და ძალისხმევის გარეშე მიედინება. უფრო ბლანტი სითხეების გამოყენება შესაძლებელია მათი მაღალი წნევის ქვეშ მომუშავე, მაგრამ ეს ზრდის მექანიკურ დატვირთვას ნაზ კაპილარულ სტრუქტურებში - რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მათი უკმარისობა.
ალტერნატიულად, ნაკადის დაჩქარება შესაძლებელია სუპერჰიდროფობიური საფარის გამოყენებით, რომელიც შეიცავს მიკრო- და ნანოსტრუქტურებს, რომლებიც იჭერენ ჰაერის ბალიშებს. ეს ბალიშები მნიშვნელოვნად ამცირებენ სითხესა და ზედაპირს შორის კონტაქტის არეს, რაც თავის მხრივ ამცირებს ხახუნს - ზრდის ნაკადს 65%-ით. თუმცა, ამჟამინდელი თეორიის თანახმად, ეს ნაკადის სიჩქარეები კვლავ მცირდება სიბლანტის ზრდასთან ერთად.
ვუკოვაკის გუნდმა ეს თეორია შეამოწმა სხვადასხვა სიბლანტის მქონე წვეთების დაკვირვებით, რომლებიც გრავიტაციის ძალის ზემოქმედებით გამოიზიდა ვერტიკალური კაპილარებიდან, რომლებსაც ჰქონდათ სუპერჰიდროფობიური შიდა საფარი. მუდმივი სიჩქარით მოძრაობისას, წვეთები იკუმშება მათ ქვეშ არსებულ ჰაერს, რაც ქმნის წნევის გრადიენტს, რომელიც შედარებადია დგუშში არსებულ წნევის გრადიენტთან.
მიუხედავად იმისა, რომ წვეთებმა ღია მილებში სიბლანტესა და ნაკადის სიჩქარეს შორის მოსალოდნელი უკუპროპორციული დამოკიდებულება აჩვენეს, როდესაც ერთი ან ორივე ბოლო დალუქული იყო, წესები სრულიად შებრუნებული იყო. ეფექტი ყველაზე თვალსაჩინო იყო გლიცეროლის წვეთების შემთხვევაში - მიუხედავად იმისა, რომ წყალზე 3 რიგით უფრო ბლანტი იყო, ის წყალზე 10-ჯერ უფრო სწრაფად მიედინებოდა.
ამ ეფექტის ფიზიკის გამოსავლენად, ვუკოვაკის გუნდმა წვეთებში მარკერის ნაწილაკები შეიყვანეს. ნაწილაკების მოძრაობამ დროთა განმავლობაში ნაკლებად ბლანტიან წვეთში სწრაფი შიდა ნაკადი გამოავლინა. ეს ნაკადები იწვევს სითხის შეღწევას საფარში არსებულ მიკრო და ნანომასშტაბიან სტრუქტურებში. ეს ამცირებს ჰაერის ბალიშის სისქეს, რაც ხელს უშლის წვეთის ქვეშ მყოფი წნევითი ჰაერის შეღწევას წნევის გრადიენტის დასაბალანსებლად. ამის საპირისპიროდ, გლიცერინს თითქმის არ აქვს შესამჩნევი შიდა ნაკადი, რაც ხელს უშლის მის შეღწევას საფარში. ეს იწვევს უფრო სქელ ჰაერის ბალიშს, რაც წვეთის ქვეშ მყოფი ჰაერის ერთ მხარეს გადაადგილებას აადვილებს.
დაკვირვებების გამოყენებით, გუნდმა შეიმუშავა განახლებული ჰიდროდინამიკური მოდელი, რომელიც უკეთ პროგნოზირებს, თუ როგორ მოძრაობენ წვეთები კაპილარებში სხვადასხვა სუპერჰიდროფობიური საფარით. შემდგომი მუშაობით, მათმა აღმოჩენებმა შეიძლება გამოიწვიოს ახალი გზები მიკროფლუიდური მოწყობილობების შესაქმნელად, რომლებსაც შეუძლიათ რთული ქიმიკატებისა და წამლების დამუშავება.
Physics World წარმოადგენს IOP Publishing-ის მისიის მნიშვნელოვან ნაწილს, რომელიც მსოფლიო დონის კვლევისა და ინოვაციების რაც შეიძლება ფართო აუდიტორიისთვის მიწოდებას ისახავს მიზნად. საიტი Physics World-ის პორტფოლიოს ნაწილია, რომელიც გლობალურ სამეცნიერო საზოგადოებას ონლაინ, ციფრული და ბეჭდური საინფორმაციო სერვისების კოლექციას სთავაზობს.