En vätska som innehåller partiklar visar det karakteristiska torkningsmönstret för en kaffering (vänster). Om ytan på partiklarna modifieras med ytaktiva polymerer torkar dispersionen i en homogen film (höger). Kredit:Marcel Rey
Vad har kaffe, rödvin och bläck gemensamt? De envisa fläckarna de lämnar efter sig. Alla som någonsin har vält en kopp kaffe vet att kaffe torkar i ett ovanligt mönster, fläcken är ljusare i mitten men den blir mörkare runt omkretsen, en effekt som kallas kafferingen. Prof. Dr. Nicolas Vogel och hans team av forskare från Institutionen för kemi- och biologisk teknik vid FAU och deras kollegor i Edinburgh undersöker en strategi för att ta itu med kafferingeffekten och producera ett konsekvent torkmönster. Deras resultat har publicerats i tidskriften Nature Communications .
När en droppe kaffe torkar avdunstar vätskan snabbare vid kanterna än i mitten. Små fasta partiklar finns i kaffet när det bryggs. De dras till kanten av droppen av olika torkhastigheter och separeras där och bildar det karakteristiska mönstret för en kaffering. Detta är ett universellt fenomen som uppstår när vätskor som innehåller partiklar torkar, så kallade dispersioner, till exempel bläck, färg eller rött vin. Ringmönster är lika oönskade i tekniska processer som när vi spiller kaffe. De leder till oregelbundna utskriftsbilder, defekter och prestandaförsämring i olika beläggningsmetoder och tryckprocesser.
Forskare har upptäckt att tricket för att uppnå konsekventa torkningsmönster är att modifiera partiklarnas ytor med polymerkedjor så att de effektivt stöter bort varandra samtidigt som de attraheras starkt av droppens yta. Rumslig avstötning förhindrar partikelackumulering vid kanten av droppen, medan partikelfästning på droppytan resulterar i en homogen partikelfilm. När de kombineras förhindrar båda effekterna bildandet av en kaffering.
Viktigt är att denna metod inte bara tillåter kaffedroppar att torka jämnt:den kan användas med ett brett utbud av kommersiellt tillgängliga pigmentpartiklar och olika vätskor. Eftersom metoden är enkel att implementera och mångsidig banar den nya metoden vägen för tillförlitliga beläggningsprocesser och bläckstråletryckta elektroniska enheter inom en lång rad avancerade teknologier, till exempel solceller, transistorer eller biosensorer. + Utforska vidare
