Sprøjtefrie urinaler? Forskere undersøger ny teknik til undgåelse af stænk

Når en dråbe væske rammer en overflade med en tilstrækkelig høj hastighed, det sprøjter - så meget er der ikke i tvivl om. Men nogle gange hjælper sprøjtning ikke. Forskere arbejder på metoder til 'undgåelse af stænk', der kan forhindre stænk af skadelige eller uhygiejniske væsker i en række indstillinger, fra hospitaler til køkkener - og måske endda urinaler.

I et nyt papir ledet af forskere ved University of Oxford og offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , forskere viser, at belægning af en overflade i et tyndt lag af et blødt materiale som en gel eller gummi kunne give en enkel løsning på dette problem.

Lederforsker professor Alfonso Castrejón-Pita, Royal Society University Research Fellow i Oxfords Institut for Ingeniørvidenskab, sagde:'Vi indså, at ingen rent faktisk systematisk havde undersøgt, hvad der sker, når dråber rammer bløde underlag. I vores undersøgelse, vi faldt ethanoldråber på bløde materialer lavet af silikone - det materiale, der ofte bruges i badeværelsesforseglinger. Silikone er meget nyttig, da det kan laves til at have forskellige stivhedsniveauer, lige fra et materiale, der kan sammenlignes med gelé, til noget med en konsistens, der mere ligner et blyantgummi.

'Vi filmede stødene med et højhastighedskamera med hastigheder på op til 100, 000 billeder i sekundet - omkring 4, 000 gange hurtigere end en typisk mobiltelefon - og studerede derefter sprøjtedynamikken. Ved at kombinere disse eksperimenter med nogle teoretiske modeller og detaljerede computersimuleringer, vi fandt ud af, at små deformationer af substratet forekommer inden for de første 30 mikrosekunder efter påvirkning, hvilken, overraskende, kan være lige nok til helt at undertrykke stænk.

'Det mest overraskende er, at du har brug for omkring 70% mere energi for at få en dråbe til at sprøjte disse bløde materialer i sammenligning med hårde materialer. Hvis du tænker på en dråbe, der falder fra en bestemt højde, vi har brug for dobbelt højde for at få det til at sprøjte i de blødeste overflader. '

Der er blevet udført lidt arbejde med at undgå stænk. Det er blevet påvist, at dråber i vakuum ikke sprøjter, og dråber, der rammer en tynd, elastisk membran er meget mindre tilbøjelige til at sprøjte. Bevægelse af substratet ved høje hastigheder kan undertrykke stænk på den ene side af faldet, men øge stænk på den anden side. Ingen har endnu set på, hvordan enkle belægninger kunne give sprøjtbeskyttelse.

Professor Castréjon-Pita sagde:'Vi mener, at bløde overflader med den korrekte stivhed kan bruges i en række situationer, hvor "farlige" eller "grimme" væsker bruges. Det er overraskende let for dråber at blive til aerosoler eller sprøjter, når de sprøjter:en dråbe af et typisk opløsningsmiddel som ethanol eller methanol vil sprøjte, hvis det falder fra en højde på omkring 20 cm og vil generere dråber af det materiale, der kan transporteres væk af luft. Så hvis du arbejder med farlige kemikalier eller biomaterialer, det ville være nyttigt at vide, at du ikke genererer spray eller aerosoler, hvis der falder nogle dråber, udsætte dig for sygdomme eller skadelige materialer. Dette er også tilfældet med brugen af ​​instrumentbakker under operationen - denne teknik kan forhindre sprøjt af kropsvæsker.

'Hvad angår hygiejne, overførsel af campylobacter eller andre madforgiftningsmidler i et typisk køkken er et eksempel. I Storbritannien, der er en stor kampagne for at stoppe folk fra at vaske rå kylling før madlavning på grund af sprøjt. En overflade, der kan stoppe utilsigtede spildt dråber rå kyllingevæsker, kan være nyttig. Og udviklingen af ​​et stænkfrit urinal ville også være velkommen! '

Professor Castréjon-Pita tilføjede:'Der er bestemt mere arbejde på dette område. Jo blødere du laver et materiale, klæbrigere og svagere bliver det ofte - to ting, der ikke er ideelle til at gøre brugbare, langsigtede belægninger. Hovedudfordringen ved dette arbejde er, hvordan man kan overvinde det. Heldigvis det seneste arbejde er begyndt at udvikle nye materialer, der kan være bløde, stærke og ikke-klæbrige-som hårde hydrogeler-så der er helt sikkert mange tilgange, der skal undersøges. '