फिजिकल वर्ल्डसाठी साइन अप केल्याबद्दल धन्यवाद जर तुम्हाला तुमचे तपशील कधीही बदलायचे असतील तर कृपया माझ्या खात्याला भेट द्या.
विशेष लेपित केशिकांमध्ये मध आणि इतर अत्यंत चिकट द्रव पाण्यापेक्षा वेगाने वाहतात. फिनलंडमधील आल्टो विद्यापीठातील माजा वुकोवाक आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी हा आश्चर्यकारक निष्कर्ष काढला, ज्यांनी हे देखील दाखवून दिले की हा प्रति-अंतर्ज्ञानी परिणाम अधिक चिकट थेंबांमधील अंतर्गत प्रवाहाच्या दडपशाहीमुळे उद्भवतो. त्यांचे निकाल सुपरहायड्रोफोबिक केशिकांमध्ये द्रव कसे वाहतात याच्या सध्याच्या सैद्धांतिक मॉडेल्सच्या थेट विरोधात आहेत.
मायक्रोफ्लुइडिक्सच्या क्षेत्रात केशिकांच्या घट्ट बंदिस्त भागातून द्रवपदार्थांचा प्रवाह नियंत्रित करणे समाविष्ट आहे - सहसा वैद्यकीय अनुप्रयोगांसाठी उपकरणे तयार करण्यासाठी. कमी स्निग्धता असलेले द्रव मायक्रोफ्लुइडिक्ससाठी सर्वोत्तम आहेत कारण ते जलद आणि सहजतेने वाहतात. अधिक स्निग्ध द्रवपदार्थांना जास्त दाबाने चालवून वापरता येते, परंतु यामुळे नाजूक केशिका संरचनांमध्ये यांत्रिक ताण वाढतो - ज्यामुळे अपयश येऊ शकते.
पर्यायीरित्या, हवेच्या कुशनला अडकवणाऱ्या सूक्ष्म आणि नॅनोस्ट्रक्चर्स असलेल्या सुपरहायड्रोफोबिक कोटिंगचा वापर करून प्रवाहाला गती दिली जाऊ शकते. हे कुशन द्रव आणि पृष्ठभागामधील संपर्क क्षेत्र लक्षणीयरीत्या कमी करतात, ज्यामुळे घर्षण कमी होते - प्रवाहात 65% वाढ होते. तथापि, सध्याच्या सिद्धांतानुसार, वाढत्या चिकटपणासह हे प्रवाह दर कमी होत राहतात.
वुकोव्हॅकच्या टीमने या सिद्धांताची चाचणी घेतली तेव्हा त्यांनी वेगवेगळ्या चिकटपणाच्या थेंबांना गुरुत्वाकर्षणाने सुपरहायड्रोफोबिक आतील आवरणांसह उभ्या केशिकामधून ओढले. ते स्थिर वेगाने प्रवास करत असताना, थेंब त्यांच्या खाली असलेल्या हवेला दाबतात, ज्यामुळे पिस्टनमध्ये असलेल्या दाबाच्या तुलनेत एक दाब ग्रेडियंट तयार होतो.
उघड्या नळ्यांमध्ये थेंबांनी चिकटपणा आणि प्रवाह दर यांच्यातील अपेक्षित व्यस्त संबंध दर्शविला, जेव्हा एक किंवा दोन्ही टोके सील केली गेली, तेव्हा नियम पूर्णपणे उलट होते. ग्लिसरॉल थेंबांवर याचा परिणाम सर्वात जास्त दिसून आला - जरी पाण्यापेक्षा 3 ऑर्डर जास्त चिकटपणा असला तरी, ते पाण्यापेक्षा 10 पट जास्त वेगाने वाहत होते.
या परिणामामागील भौतिकशास्त्र उलगडण्यासाठी, व्हुकोव्हॅकच्या टीमने थेंबांमध्ये ट्रेसर कणांचा समावेश केला. कालांतराने कणांच्या हालचालीमुळे कमी चिकट थेंबामध्ये एक जलद अंतर्गत प्रवाह दिसून आला. या प्रवाहांमुळे द्रव कोटिंगमधील सूक्ष्म आणि नॅनो-स्केल संरचनांमध्ये प्रवेश करतो. यामुळे हवेच्या कुशनची जाडी कमी होते, ज्यामुळे थेंबाखालील दाबयुक्त हवा दाब ग्रेडियंट संतुलित करण्यासाठी त्यातून बाहेर पडण्यापासून रोखते. याउलट, ग्लिसरीनमध्ये जवळजवळ कोणताही दृष्टीस पडणारा अंतर्गत प्रवाह नसतो, ज्यामुळे कोटिंगमध्ये त्याचा प्रवेश रोखला जातो. यामुळे जाड हवेचा कुशन तयार होतो, ज्यामुळे थेंबाखालील हवा एका बाजूला जाणे सोपे होते.
त्यांच्या निरीक्षणांचा वापर करून, टीमने एक अद्ययावत हायड्रोडायनामिक मॉडेल विकसित केले जे वेगवेगळ्या सुपरहायड्रोफोबिक कोटिंग्जसह केशिकांमधून थेंब कसे फिरतात याचा अंदाज लावते. पुढील कामासह, त्यांच्या निष्कर्षांमुळे जटिल रसायने आणि औषधे हाताळण्यास सक्षम मायक्रोफ्लुइडिक उपकरणे तयार करण्याचे नवीन मार्ग मिळू शकतात.
फिजिक्स वर्ल्ड हे आयओपी पब्लिशिंगच्या जागतिक दर्जाच्या संशोधन आणि नवोपक्रमांना जास्तीत जास्त प्रेक्षकांपर्यंत पोहोचवण्याच्या ध्येयाचा एक महत्त्वाचा भाग आहे. ही साइट फिजिक्स वर्ल्ड पोर्टफोलिओचा एक भाग आहे, जी जागतिक वैज्ञानिक समुदायाला ऑनलाइन, डिजिटल आणि प्रिंट माहिती सेवांचा संग्रह प्रदान करते.