Från exakt bläckstråleutskrift till klar syn genom glasögonglas – inverkan av droppar och deras rörelser formar många områden i vårt dagliga liv. Även om droppar ska förbli exakt på plats på bläckstråleutskrifter, är det önskvärt att de rör sig snabbt över ytan på glasögonglas. Forskning om vätningsprocesser spelar därför en avgörande roll för att ytterligare förbättra tekniska tillämpningar.
Samspelet mellan vätskor och ytor beror inte bara på ytans egenskaper utan också på vätskans egenskaper. Ett forskningsprojekt som initierats vid Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) har dock fokuserat på en annan dimension de senaste åren:elektriska laddningar. Dessa spelar en avgörande roll i de komplexa vätningsprocesserna.
"I våra experiment har vi funnit att en droppe som glider över en yta kan lämna ett spår av elektriska laddningar efter sig, vilket sedan påverkar de efterföljande dropparna", säger Hans-Jürgen Butt, chef för avdelningen "Fysik vid gränssnitt" på MPI-P.
I en ny artikel nu publicerad i tidskriften Physical Review Letters , Butt och hans kollegor har tittat närmare på effekterna av detta laddningsspår på droppegenskaperna. Om en droppe glider nedför en lutande platta, som i experimentet de utförde, bildar dropparna olika vinklar mot plattans yta på fram- och baksidan. Skillnaden mellan dessa två vinklar – den så kallade "kontaktvinkelhysteresen" – förändras avsevärt av närvaron av en ytladdning.
"Vi arbetade med olika konfigurationer:En gång så att plattan och droppen kan laddas och en gång så att bara plattan kan laddas", säger Butt och beskriver experimentet. Dels kunde de visa att laddningar har inverkan på kontaktvinklarna och därmed även vätningsbeteendet, men också att effekten uppstår oavsett om dropparna och/eller plattan är laddade.
Forskarnas undersökningar bidrar till riktad användning av laddningar i applikationer för att manipulera droppbeteende eller för att minska oönskade effekter som uppstår på grund av laddningar i biokemisk analys med hjälp av mikrofluider eller vid kondensation i värmeväxlare.
Mer information: Xiaomei Li et al, Ytladdningsavsättning genom att rörliga droppar minskar kontaktvinklar, Fysiska granskningsbrev (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.228201
Journalinformation: Fysiska granskningsbrev
Tillhandahålls av Max Planck Society
