Kaffefläck-effekten är en välkänd effekt inom fysik och vardagsliv där en mörkfärgad kant blir kvar när en vätska som innehåller partiklar avdunstar. Detta orsakas av en "lavin" av partiklar som rör sig till ytterkanten, University of Twente forskare visade i en tidigare studie. Vid bläckstråleskrivare och 3D-utskrift, detta är en oönskad effekt. Nu, forskare har visat att effekten kan undertryckas genom att modifiera ytan med ett oljigt lager, enligt resultat publicerade i Förfaranden från National Academy of Sciences ( PNAS ).

Tidigare arbete från UT-forskargruppen visade att om en partikelbelastad droppe avdunstar, partiklarna börjar röra sig till droppens kant. I början, detta är en långsam och regelbunden rörelse, men så snart droppen tappar höjd genom avdunstning, partiklarna rusar till kanten på ett oordnat sätt, som i en lavin. Efter fullständig avdunstning av vätskan, en mörk ring finns kvar. Faktiskt, droppens diameter dikterar denna process mycket tidigt. Forskarna försökte förhindra detta, för i många fall en homogen fördelning krävs utan ett ringformat mörkt område. En oljevät yta är svaret, de nya resultaten visar.

Även i detta fall, droppen har en kant, men den begränsas av ett lager olja som inte avdunstar. Det förhindrar också att vattnet vid droppkanten förångas snabbt Detta förhindrar i sin tur att partiklar rör sig till kanten. De rör sig till och med åt andra hållet, från kanten till insidan av droppen. När allt vatten har avdunstat, partiklarna täcker jämnt ytan istället för att bilda en ring. Forskarna såg också en annan effekt:det oljiga lagret täcker helt droppen. Isåfall, en koncentration av partiklar bildas, ett så kallat nano-öga eller "kaffeöga". Detta kan vara en önskad effekt för vissa applikationer, som nanopartiklar. Genom att tillsätta ytaktivt ämne till droppen, den slutliga partikelavsättningen kan manipuleras från den koncentrerade kafferingen till en homogen fördelning.

Sjukdomsöverföring

Gruppen Physics of Fluids har ett långsiktigt forskningsförhållande med skrivartillverkaren Océ, kallas nu Canon Production Printing. Detta företag lägger till ett speciellt lager på underlaget (som papper) innan skrivaren applicerar droppar. De nya forskningsresultaten är mycket värdefulla för att förbättra processerna. De nya insikterna och förbättrad kontroll är värdefulla för andra applikationer, också, som 3D-utskrift och ytmönster. Bättre insikter om hur vätskor avdunstar på en yta kan också ge mer kunskap om hur virus överförs från en person till en annan.

Forskningen gjordes i gruppen Physics of Fluids och Max Planck Center for Complex Fluid Dynamics. En vecka före publicering, huvudförfattaren till tidningen, Yaxing Li (Anhui 1991) försvarade framgångsrikt sin doktorsexamen. avhandling, "Förångande multikomponentdroppar."