Ett team av forskare under ledning av Tokyos universitet har utvecklat en teoretisk modell som avslöjar hur droppar växer runt små partiklar på en yta. Denna modell kan leda till nya sätt att kontrollera tillväxten och formen av droppar, som har tillämpningar inom en mängd olika områden, såsom självrengörande ytor, mikrofluidik och bläckstråleutskrift.

När en vätskedroppe placeras på en yta breder den ut sig och väter ytan. Formen på droppen kommer att bestämmas av balansen mellan vätskans ytspänning och vidhäftningskrafterna mellan vätskan och ytan. Om ytan är slät och likformig sprids droppen ut till en platt cirkel. Men om ytan är grov eller strukturerad, kommer droppen att fästas på ytan vid vissa punkter och kommer att anta en mer oregelbunden form.

Teamets modell tar hänsyn till effekten av ytjämnhet på tillväxten av droppar. Modellen förutspår att droppen kommer att växa snabbare i områden där ytan är grövre och långsammare i områden där ytan är slätare. Detta beror på att ytråheten ger fler kärnbildningsställen för vätskan att kondensera på, vilket leder till snabbare dropptillväxt.

Teamets modell skulle kunna användas för att designa ytor som styr tillväxten och formen på droppar. Till exempel kan en yta vara strukturerad med ett mönster av små pelare som skulle få droppar att växa till en specifik form. Detta kan användas för att skapa självrengörande ytor som stöter bort vattendroppar, eller för att skapa mikrofluidiska enheter som styr vätskeflödet.

Teamets resultat publiceras i tidskriften Physical Review Letters.