Vand og elektricitet:Ladningseffekter kan påvirke strømmende dråber

Fra præcis inkjet-udskrivning til klart syn gennem brilleglas – påvirkningen af ​​dråber og deres bevægelser former adskillige områder af vores daglige liv. Selvom dråber skal forblive præcist på plads på inkjet-print, er det ønskeligt, at de bevæger sig hurtigt hen over overfladen af ​​brilleglas. Forskning i befugtningsprocesser spiller derfor en afgørende rolle for yderligere at forbedre teknologiske anvendelser.

Samspillet mellem væsker og overflader afhænger ikke kun af overfladens egenskaber, men også af væskens egenskaber. Et forskningsprojekt igangsat på Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) har dog fokuseret på en anden dimension i de senere år:elektriske ladninger. Disse spiller en afgørende rolle i de komplekse befugtningsprocesser.

"I vores forsøg har vi fundet ud af, at en dråbe, der glider hen over en overflade, kan efterlade et spor af elektriske ladninger, som så påvirker de efterfølgende dråber," siger Hans-Jürgen Butt, direktør for afdelingen "Fysik ved grænseflader" ved MPI-P.

I en ny artikel, der nu er offentliggjort i tidsskriftet Physical Review Letters , Butt og hans kolleger har set nærmere på virkningerne af dette ladningsspor på dråbeegenskaber. Hvis en dråbe glider ned ad en skrå plade, som i det forsøg, de udførte, danner dråberne forskellige vinkler til pladeoverfladen på deres for- og bagside. Forskellen mellem disse to vinkler - den såkaldte "kontaktvinkelhysterese" - ændres væsentligt af tilstedeværelsen af ​​en overfladeladning.

"Vi arbejdede med forskellige konfigurationer:En gang for at pladen og dråben kan oplades, og en gang for at kun pladen kan oplade," siger Butt og beskriver eksperimentet. Dels kunne de påvise, at ladninger har indflydelse på kontaktvinklerne og dermed også befugtningsadfærden, men også at effekten opstår uanset om dråberne og/eller pladen er ladede.

Forskernes undersøgelser bidrager til målrettet brug af ladninger i applikationer til at manipulere dråbeadfærd eller til at reducere uønskede effekter, der opstår på grund af ladninger i biokemiske analyser ved hjælp af mikrovæsker eller under kondensation i varmevekslere.

Flere oplysninger: Xiaomei Li et al., Overfladeladningsaflejring ved at flytte dråber reducerer kontaktvinkler, Physical Review Letters (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.228201

Journaloplysninger: Physical Review Letters

Leveret af Max Planck Society