Den underliggande fysiken bakom Cheerios-effekten är relaterad till de kapillärkrafter som verkar på partikeln på grund av vätskans ytspänning. När partikeln närmar sig den fasta ytan, skapar vätskans ytspänning vid gränsytan mellan partikeln och den fasta ytan en obalans i krafter, vilket drar partikeln mot den fasta ytan.
För att invertera Cheerios-effekten har forskare använt olika tillvägagångssätt, som att modifiera ytegenskaperna hos den fasta ytan eller genom att ändra vätskans sammansättning. Här är några metoder som har använts för att uppnå detta:
Ytändring:
- Hydrofila beläggningar: Genom att belägga den fasta ytan med hydrofila (vattenattraherande) material kan ytspänningen hos vätskan vid gränsytan mellan partikeln och den fasta substansen reduceras. Detta minskar kapillärattraktionen och kan leda till inversion av Cheerios-effekten.
Flytande modifiering:
- Tytaktiva ämnen: Tillsats av ytaktiva ämnen (ytaktiva ämnen) till vätskan kan förändra ytspänningsegenskaperna och försvaga kapillärkrafterna. Genom att noggrant välja typ och koncentration av ytaktiva ämnen är det möjligt att invertera Cheerios-effekten.
- Polymerlösningar: Att suspendera partikeln i en polymerlösning kan förändra vätskans reologiska egenskaper och påverka kapillärinteraktionerna. Detta tillvägagångssätt har använts för att invertera Cheerios-effekten genom att ändra vätskans viskoelasticitet.
Elektriska fält:
Att applicera ett externt elektriskt fält på vätskan kan inducera elektrohydrodynamiska krafter som motverkar kapillärkrafterna. Genom att manipulera det elektriska fältets styrka och riktning blir det möjligt att vända partikelns rörelseriktning.
Magnetiska fält:
I närvaro av ett magnetfält kan magnetiska partiklar eller partiklar som innehåller magnetiska material utsättas för magnetiska krafter. Genom att kontrollera magnetfältet kan partiklarnas rörelse manipuleras, vilket potentiellt leder till inversionen av Cheerios-effekten.
Det är värt att notera att även om dessa tillvägagångssätt har visat lovande när det gäller att invertera Cheerios-effekten, kan de specifika villkoren och parametrarna som krävs variera beroende på systemets egenskaper, såsom partikelstorlek, vätskeegenskaper och ytkemi.
