Forskere stikker huller i væske for at forhindre, at flyvemaskiner fryser på en regnvejrsdag

Dråber, der rammer flyets plettering, kan bryde den beskyttende film af anti-isningsvæske og efterlade tørre pletter, der er modtagelige for farlige frysninger. På lignende måde kan smurte dele i en industrimaskine miste deres beskyttelse mod friktion, hvis faldende dråber prikker huller i filmen. Udgivet i Væsker , den seneste rate i en række undersøgelser med prangende slo-mo-eksperimenter af Skoltech-forskere og deres kollega fra York University genbesøger denne proces, og denne gang skifter fra vand til mere tyktflydende væsker. Resultaterne er vigtige for at forbedre anti-isningsbehandling og smøreprotokoller.

"Industrielle processer, der involverer anti-isningsbehandling og smøring, kræver, at du opretholder en kontinuerlig væskefilm over hele overfladen af ​​interesse," forklarede undersøgelsens første forfatter, seniorforsker Viktor Grishaev fra Skoltech. "Men hvis overfladens beskaffenhed er sådan, at den afviser væske, kan selve handlingen med at genopbygge filmen ved at sprøjte væske på overfladen skabe sårbare tørre pletter på grund af dråbekollisioner med filmen. Vores undersøgelse forklarer, hvornår det sker, og hvordan for at minimere risikoen for, at det sker."

Der er tre hovedparametre, som ingeniører kan kontrollere for at undgå, at filmen knækker. Dels er tykkere film sværere at bryde, for i så fald skal kollisionen skabe et større krater, ellers lukker det sig og ikke danner et stabilt hul. Hvis vi antager, at tykkelsen af ​​filmen er fast, kan du reducere slagenergien og derfor undgå at nå kritisk kraterstørrelse ved at justere en eller begge af de to dråbeparametre:Du har enten brug for mindre dråber eller dem, der bevæger sig langsommere.

"Vores empirisk funderede model binder alle disse parametre sammen og giver forudsigelser, der stemmer godt overens med eksperimentet," kommenterede Grishaev. "Denne seneste undersøgelse i serien forklarer desuden det faktum, at i modsætning til vand vil en tyktflydende væske - du kan forestille dig honning eller et smøremiddel - miste en betydelig del af dråpens slagenergi til friktion, både mellem molekylerne i dråben da det bliver deformeret ved kollisionen og mellem molekylerne i selve filmen, når de bliver skubbet væk fra midten af ​​åbningskrateret."

Med sin nye indsigt i samspillet mellem påvirkende dråber og flydende film giver undersøgelsen værktøjer til at forstå og forbedre industrielt betydningsfulde processer, der involverer lignende fænomener. De kan variere fra regn, der falder på et fly, mens det er klar til start, til en vandspray, der køler en nyfremstillet varm metaldel.

Glatte hydrofobe belægninger kan være mere effektive til afisning af fly