Asante kwa kujisajili kwa Ulimwengu wa Kimwili Ikiwa ungependa kubadilisha maelezo yako wakati wowote, tafadhali tembelea akaunti yangu
Asali na vimiminika vingine vyenye mnato mwingi hutiririka haraka kuliko maji katika kapilari zilizofunikwa maalum. Ugunduzi huo wa kushangaza ulifanywa na Maja Vuckovac na wenzake katika Chuo Kikuu cha Aalto nchini Finland, ambao pia walionyesha kuwa athari hii isiyoeleweka inatokana na kukandamiza mtiririko wa ndani ndani ya matone mengi yenye mnato. Matokeo yao yanapingana moja kwa moja na mifano ya sasa ya kinadharia ya jinsi vimiminika vinavyotiririka katika kapilari zenye maji mengi yasiyo na uwezo wa kuhimili maji.
Sehemu ya microfluidics inahusisha kudhibiti mtiririko wa vimiminika kupitia maeneo yaliyofungwa sana ya kapilari—kawaida kwa ajili ya utengenezaji wa vifaa vya matumizi ya kimatibabu. Vimiminika vya mnato mdogo ni bora kwa microfluidics kwa sababu hutiririka haraka na bila shida. Vimiminika zaidi vya mnato vinaweza kutumika kwa kuviendesha kwa shinikizo kubwa, lakini hii huongeza msongo wa kiufundi katika miundo maridadi ya kapilari — ambayo inaweza kusababisha kushindwa.
Vinginevyo, mtiririko unaweza kuharakishwa kwa kutumia mipako isiyo na maji mengi ambayo ina miundo midogo na midogo inayonasa mito ya hewa. Mito hii hupunguza kwa kiasi kikubwa eneo la mguso kati ya kioevu na uso, ambalo hupunguza msuguano - kuongeza mtiririko kwa 65%. Hata hivyo, kulingana na nadharia ya sasa, viwango hivi vya mtiririko vinaendelea kupungua kadri mnato unavyoongezeka.
Timu ya Vuckovac ilijaribu nadharia hii kwa kuangalia matone ya mnato tofauti huku mvuto ukiyavuta kutoka kwenye kapilari wima zenye mipako ya ndani isiyo na maji mengi. Wanaposafiri kwa kasi isiyobadilika, matone hubana hewa iliyo chini yao, na kuunda mteremko wa shinikizo unaofanana na ule ulio kwenye pistoni.
Ingawa matone yalionyesha uhusiano uliotarajiwa kinyume kati ya mnato na kiwango cha mtiririko katika mirija iliyo wazi, wakati ncha moja au zote mbili zilipofungwa, kanuni zilibadilishwa kabisa. Athari ilibainika zaidi na matone ya glycerol—ingawa viwango 3 vya ukubwa vilikuwa na mnato zaidi kuliko maji, vilitiririka kwa kasi zaidi ya mara 10 kuliko maji.
Ili kufichua fizikia iliyo nyuma ya athari hii, timu ya Vuckovac iliingiza chembe za kufuatilia kwenye matone. Mwendo wa chembe baada ya muda ulionyesha mtiririko wa haraka wa ndani ndani ya tone lisilo na mnato mwingi. Mtiririko huu husababisha umajimaji kupenya ndani ya miundo midogo na midogo kwenye mipako. Hii hupunguza unene wa mto wa hewa, na kuzuia hewa yenye shinikizo chini ya tone kupenya ili kusawazisha mteremko wa shinikizo. Kwa upande mwingine, glycerin haina mtiririko wa ndani unaoonekana, na kuzuia kupenya kwake kwenye mipako. Hii husababisha mto mzito wa hewa, na kuifanya iwe rahisi kwa hewa iliyo chini ya tone kusogea upande mmoja.
Kwa kutumia uchunguzi wao, timu iliunda mfumo uliosasishwa wa hidrodynamic ambao unatabiri vyema jinsi matone yanavyopita kwenye kapilari zenye mipako tofauti ya hidrofobiti. Kwa kazi zaidi, matokeo yao yanaweza kusababisha njia mpya za kuunda vifaa vya microfluidic vinavyoweza kushughulikia kemikali na dawa tata.
Fizikia Dunia inawakilisha sehemu muhimu ya dhamira ya IOP Publishing ya kuwasilisha utafiti na uvumbuzi wa kiwango cha dunia kwa hadhira pana zaidi iwezekanavyo. Tovuti hii ni sehemu ya kwingineko ya Fizikia Dunia, ambayo hutoa mkusanyiko wa huduma za taarifa mtandaoni, kidijitali na za kuchapishwa kwa jumuiya ya kisayansi ya kimataifa.