फिजिकल वर्ल्डसाठी साइन अप केल्याबद्दल धन्यवाद. तुम्हाला तुमचा तपशील कधीही बदलायचा असल्यास, कृपया माय अकाउंटला भेट द्या.
मध आणि इतर अत्यंत चिकट द्रवपदार्थ विशेष लेप लावलेल्या केशिकांमधून पाण्यापेक्षा अधिक वेगाने वाहतात. हा आश्चर्यकारक शोध फिनलंडमधील आल्टो विद्यापीठातील माजा वुकोवाक आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी लावला. त्यांनी हेही दाखवून दिले की, हा अनपेक्षित परिणाम अधिक चिकट थेंबांमधील अंतर्गत प्रवाहाच्या दडपणामुळे होतो. त्यांचे निष्कर्ष सुपरहायड्रोफोबिक केशिकांमधून द्रवपदार्थ कसे वाहतात याच्या सध्याच्या सैद्धांतिक मॉडेलच्या थेट विरुद्ध आहेत.
मायक्रोफ्लुइडिक्सच्या क्षेत्रात, सामान्यतः वैद्यकीय उपयोगासाठी उपकरणे तयार करण्याकरिता, केशिकांच्या (capillaries) अत्यंत मर्यादित भागातून द्रवांच्या प्रवाहावर नियंत्रण ठेवले जाते. कमी स्निग्धता असलेले द्रव मायक्रोफ्लुइडिक्ससाठी सर्वोत्तम असतात, कारण ते जलद आणि सहजतेने वाहतात. जास्त स्निग्धता असलेले द्रव उच्च दाबाने प्रवाहित करून वापरले जाऊ शकतात, परंतु यामुळे नाजूक केशिका संरचनांमध्ये यांत्रिक ताण वाढतो, ज्यामुळे त्या निकामी होऊ शकतात.
पर्यायाने, हवेचे कुशन अडकवून ठेवणारी सूक्ष्म आणि नॅनो-संरचना असलेल्या सुपरहायड्रोफोबिक कोटिंगचा वापर करून प्रवाह वेगवान केला जाऊ शकतो. हे कुशन द्रव आणि पृष्ठभाग यांच्यातील संपर्क क्षेत्र लक्षणीयरीत्या कमी करतात, ज्यामुळे घर्षण कमी होऊन प्रवाह ६५% ने वाढतो. तथापि, सध्याच्या सिद्धांतानुसार, स्निग्धता वाढल्याने हे प्रवाह दर कमी होत राहतात.
वुकोवॅकच्या टीमने, सुपरहायड्रोफोबिक आतील आवरणे असलेल्या उभ्या केशिकांमधून गुरुत्वाकर्षणामुळे बाहेर खेचल्या जाणाऱ्या विविध स्निग्धतेच्या थेंबांचे निरीक्षण करून या सिद्धांताची चाचणी केली. स्थिर गतीने प्रवास करत असताना, हे थेंब त्यांच्या खालील हवेला संकुचित करतात, ज्यामुळे पिस्टनमधील दाबाच्या प्रवणतेसारखीच एक दाब प्रवणता निर्माण होते.
उघड्या नळ्यांमध्ये थेंबांनी श्यानता आणि प्रवाह दर यांच्यात अपेक्षित व्यस्त संबंध दर्शवला, परंतु जेव्हा एक किंवा दोन्ही टोके बंद केली गेली, तेव्हा नियम पूर्णपणे उलट झाले. हा परिणाम ग्लिसरॉलच्या थेंबांमध्ये सर्वात जास्त ठळकपणे दिसून आला—पाण्यापेक्षा ३ पटींनी अधिक श्यान असूनही, ते पाण्यापेक्षा १० पटींपेक्षा जास्त वेगाने वाहत होते.
या परिणामामागील भौतिकशास्त्र उलगडण्यासाठी, वुकोवॅकच्या टीमने थेंबांमध्ये ट्रेसर कण सोडले. कालांतराने कणांच्या हालचालीवरून कमी चिकटपणाच्या थेंबामध्ये एक वेगवान अंतर्गत प्रवाह असल्याचे दिसून आले. या प्रवाहामुळे द्रव आवरणातील सूक्ष्म आणि नॅनो-स्तरीय संरचनांमध्ये प्रवेश करतो. यामुळे हवेच्या थराची जाडी कमी होते, ज्यामुळे थेंबाखालील दाबयुक्त हवा दाब प्रवणता संतुलित करण्यासाठी त्यातून बाहेर पडू शकत नाही. याउलट, ग्लिसरीनमध्ये जवळजवळ कोणताही जाणवण्याजोगा अंतर्गत प्रवाह नसतो, ज्यामुळे त्याचा आवरणात प्रवेश रोखला जातो. यामुळे हवेचा थर अधिक जाड होतो, ज्यामुळे थेंबाखालील हवेला एका बाजूला जाणे सोपे होते.
त्यांच्या निरीक्षणांचा वापर करून, संघाने एक अद्ययावत हायड्रोडायनामिक मॉडेल विकसित केले आहे, जे वेगवेगळ्या सुपरहायड्रोफोबिक आवरणांसह केशिकांमधून थेंब कसे जातात याचे अधिक चांगल्या प्रकारे भाकीत करते. पुढील संशोधनाद्वारे, त्यांचे निष्कर्ष जटिल रसायने आणि औषधे हाताळण्यास सक्षम मायक्रोफ्लुइडिक उपकरणे तयार करण्याचे नवीन मार्ग दाखवू शकतात.
जागतिक दर्जाचे संशोधन आणि नवोपक्रम जास्तीत जास्त लोकांपर्यंत पोहोचवण्याच्या आयओपी पब्लिशिंगच्या ध्येयाचा 'फिजिक्स वर्ल्ड' हा एक महत्त्वाचा भाग आहे. ही साइट 'फिजिक्स वर्ल्ड' पोर्टफोलिओचा एक भाग आहे, जो जागतिक वैज्ञानिक समुदायाला ऑनलाइन, डिजिटल आणि छापील माहिती सेवांचा संग्रह प्रदान करतो.