En vattendroppe som påverkar glas (hydrofob). Upphovsman:Queen Mary University of London
Att göra ett stänk beror på vätskans vinkel när den träffar och rör sig längs en yta, enligt en ny studie från Queen Mary University of London.
Om en droppe träffar en torr fast yta tillräckligt snabbt kommer den att stänka och det är nödvändigt för ett stort antal applikationer att kunna förutsäga en stänk från höghastighetsbeläggning, bläckstråleskrivare, spridning av sjukdomar, grödsprutning och jorderosion.
I den här studien, publicerad i Fysiska granskningsbrev , forskarna tittade på förmågan hos en yta att avvisa eller attrahera en vätska och vilken roll detta spelar för stänk.
De fann att vinkeln som bildas av en dropps rörliga framsida när den sprider sig längs en yta vid stöt, känd som den dynamiska kontaktvinkeln, ger information om huruvida en yta stänker eller inte.
Hur mycket en yta lockar eller stöter bort en vätska kallas vätbarhet-om den lockar är det en vätande yta och om den stöter bort är det en icke-vätande yta.
Det är första gången den dynamiska kontaktvinkeln har studerats vid höga hastigheter och detta nya fynd erbjuder en extra information som visar sig vara avgörande för att förutsäga om en påverkande droppe kommer att stänka eller inte.
Tidigare, det var underförstått att vinkeln på en vätska, bildas av en statisk droppe på en yta, bör användas för att bestämma vätbarhet men denna studie visar att det inte längre är relevant. Istället är det den dynamiska kontaktvinkeln som reglerar stänk.
Stänk. Upphovsman:Queen Mary University of London
En direkt och enkel tillämpning av denna studie är att stänkfria beläggningar kan uppnås genom förbehandling av sprutytorna för att göra dem mer vätbara.
Dr Rafael Castrejon-Pita, huvudförfattare till studien från Queen Mary University of London, sade:"Vårt papper visar att den dynamiska kontaktvinkeln och vätskeegenskaperna avgör om en droppe kommer att stänka eller inte och vi visar att traditionella metoder för att karakterisera stänk misslyckas med att skilja stänkbeteendet mellan vätskor.
"Med tanke på en viss slaghastighet, Det blir lättare att göra ett stänk om ett underlag inte är vätbart snarare än om det är vätbart. "
Experimenten bestod av att ta höghastighetsvideor för att studera om en droppe sprider sig eller stänker vid stötar i ytor med olika vätningsegenskaper.
Vattendroppe som träffar en yta täckt med glaco (en superhydrofob beläggning). Upphovsman:Queen Mary University of London
Studien täckte också ett brett spektrum av ytor, inklusive vätbara, hydrofob, och superhydrofob. Dessutom, forskarna använde olika vätskor inklusive vatten, etanol och en lösning av glycerol.
De flesta tidigare studier var inriktade på en enda vätska och en enda yta.
