En forskargrupp som är ansluten till UNIST har undersökt hastigheten för vätskegenomträngning på grova eller mönstrade ytor, särskilt de med porer eller hålrum. Deras resultat ger viktig insikt i utvecklingen av vardagsprodukter, inklusive kosmetika och färger, och industriella tillämpningar som förbättrad oljeutvinning.

Denna studie har gemensamt leds av professor Dong Woog Lee och hans forskargrupp vid School of Energy and Chemical Engineering vid UNIST och ett forskargrupp vid University of California, Santa Barbara. Publicerad online i 19 juli -numret av Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) , studien identifierar fem variabler som styr hålfyllnads (vätningsövergång) hastigheter, krävs för att vätskor ska tränga in i hålrum.

I studien, Professor Lee tillverkade kiselskivor med cylindriska hålrum av olika geometrier. Efter att ha nedsänkt dem i bulkvatten, de observerade detaljerna om, och de priser som är förknippade med, vatteninträngning i hålrummen från massan, med hjälp av ljusfält och konfokal fluorescensmikroskopi. Cylindriska hålrum är som hudporer med smal ingång och märklig inredning. Hålrumsfyllningen fortskrider i allmänhet när bulkvatten sprids över en hydrofil, återinträdehålighet. Såsom beskrivs i "Wetting Transition from the Cassie-Baxter State to Wenzel State, "vätskedroppen som sitter ovanpå den strukturerade ytan med instängd luft under kommer att absorberas helt av de grova ythålrummen.

I den studien, deras fynd avslöjade att hålfyllningshastigheter påverkas av följande variabler:(i) den inneboende kontaktvinkeln, ii) koncentrationen av löst luft i bulkvattenfasen, (iii) den flytande flyktigheten som bestämmer kapillärkondenshastigheten inuti hålrummen, iv) typer av ytaktiva ämnen, och (v) hålrumsgeometri.

"Våra resultat kan användas vid tillverkning av speciella kosmetiska produkter, "säger professor Lee." Till exempel, porminimering av ansiktsprimrar och ansiktsrengöringsmedel som tar bort talg måste minska mängden upplöst luft, så att de snabbt kan tränga in i porerna. "

Å andra sidan, skönhetsprodukter, som solskyddsmedel bör vara utformade för att skydda huden från skadlig sol, samtidigt som porerna inte täpps till. Eftersom, igensatta porer hindrar hudens andningsfunktion eller utbyte av koldioxid och orsakar sedan ytterligare irritation, finnar, och skadade områden på din hud. I detta fall, det är bättre att minska flyktigheten och öka mängden upplöst luft i de kosmetiska produkterna, i motsats till ansiktsrengöringsmedel.

"Denna kunskap om hur hålrum under bulkvatten fylls och vilka variabler som styr fyllningshastigheten kan ge insikter om konstruktion av tillfälligt eller permanent superhydrofoba ytor, och design och tillverkning av olika produkter som appliceras på grova, texturerat, eller mönstrade ytor, "säger professor Lee." Många av de grundläggande insikter som erhållits kan också tillämpas på andra vätskor (t.ex. oljor), kontaktvinklar, och hålrum eller porer av olika dimensioner eller geometrier. "