Sådan slipper du af med kaffeplet-effekten

Kaffeplet-effekten er en velkendt effekt i fysik og dagligdag, hvor en mørk farvet kant forbliver, når en væske indeholdende partikler fordamper. Dette er forårsaget af en "lavine" af partikler, der bevæger sig til yderkanten, Det viste forskere fra University of Twente i en tidligere undersøgelse. I inkjet- og 3D-print, dette er en uønsket effekt. Nu, forskere har vist, at effekten kan undertrykkes ved at modificere overfladen ved hjælp af et olieagtigt lag, ifølge resultater offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ).

Tidligere arbejde fra UT-forskergruppen viste, at hvis en partikelfyldt dråbe fordamper, partiklerne begynder at bevæge sig til kanten af ​​dråben. I første omgang, dette er en langsom og regelmæssig bevægelse, men så snart dråben mister højde ved fordampning, partiklerne skynder sig til kanten på en uordnet måde, som i en lavine. Efter fuld fordampning af væsken, en mørk ring er tilbage. Faktisk, dråbens diameter dikterer denne proces meget tidligt. Forskerne forsøgte at forhindre dette, fordi i mange tilfælde der kræves en homogen fordeling uden et ringformet mørkt område. En olievædet overflade er svaret, viser de nye resultater.

Også i dette tilfælde dråben har en kant, men det er begrænset af et lag olie, der ikke fordamper. Det forhindrer også vandet ved dråbens kant i at fordampe hurtigt. Dette forhindrer igen partikler i at bevæge sig til kanten. De bevæger sig endda den anden vej, fra kanten til indersiden af ​​dråben. Når alt vand er fordampet, partiklerne dækker overfladen ensartet i stedet for at danne en ring. Forskerne så også en anden effekt:det olieagtige lag dækker helt dråben. I det tilfælde, en koncentration af partikler dannes, et såkaldt nano-øje eller "kaffeøje". Dette kan være en ønsket effekt for nogle applikationer, ligesom nanopartikelsamling. Ved at tilsætte overfladeaktivt stof til dråben, den endelige partikelaflejring kan manipuleres fra den koncentrerede kaffering til en homogen fordeling.

Overførsel af sygdom

Physics of Fluids-gruppen har et langsigtet forskningssamarbejde med printerproducenten Océ, nu kaldet Canon Production Printing. Dette firma tilføjer et specielt lag til substratet (som papir), før printeren påfører dråber. De nye forskningsresultater er meget værdifulde for at forbedre processerne. Den nye indsigt og forbedrede kontrol er værdifuld for andre applikationer, såvel, som 3-D print og overflademønster. Bedre indsigt i den måde, væsker fordamper på en overflade, kan også give mere viden om, hvordan vira overføres fra én person til en anden.

Forskningen blev udført i Physics of Fluids-gruppen og Max Planck Center for Complex Fluid Dynamics. En uge før offentliggørelsen, avisens hovedforfatter, Yaxing Li (Anhui 1991) forsvarede med succes sin ph.d. afhandling, "Fordampende flerkomponentdråber."