Teoretisk model afslører, hvordan dråber vokser omkring små partikler på en overflade

Et team af forskere ledet af University of Tokyo har udviklet en teoretisk model, der afslører, hvordan dråber vokser omkring små partikler på en overflade. Denne model kan føre til nye måder at kontrollere væksten og formen af ​​dråber, som har anvendelser inden for en række forskellige områder, såsom selvrensende overflader, mikrofluidik og bioprint.

Når en væskedråbe placeres på en overflade, kan den enten spredes ud eller danne en kugleformet hætte, afhængigt af overfladekemien og væskens egenskaber. Hvis overfladen er hydrofil (vandelskende), vil dråben brede sig ud, mens hvis overfladen er hydrofob (vandhadende), vil dråben danne en kugleformet hætte.

I tilfælde af en væskedråbe på en overflade med bittesmå partikler, kan dråben vokse rundt om partiklerne og danne en "kapillærbro". Kapillærbroen dannes, fordi partiklerne fungerer som kernedannelsessteder for væsken, og væskemolekylerne tiltrækkes af partiklerne og hinanden.

Forskerne udviklede en teoretisk model, der beskriver, hvordan kapillærbroen vokser over tid. Modellen tager højde for væskens overfladespænding, kontaktvinklen mellem væsken og overfladen samt størrelsen af ​​partiklerne.

Modelforudsigelserne blev sammenlignet med eksperimentelle målinger af kapillærbrovækst, og de to viste sig at være i god overensstemmelse. Dette viser, at modellen er nøjagtig og kan bruges til at forudsige, hvordan kapillære broer vil vokse på en overflade.

Forskerne siger, at modellen kunne bruges til at designe overflader, der fremmer eller hæmmer væksten af ​​kapillære broer. Dette kan have applikationer inden for en række forskellige områder, såsom:

* Selvrensende overflader:Kapillærbroer kan bruges til at transportere væskedråber hen over en overflade, som kunne bruges til at skabe selvrensende overflader.

* Mikrofluidik:Kapillærbroer kan bruges til at styre væskestrømmen i mikrofluidiske enheder, som bruges i en række forskellige applikationer, såsom medicinafgivelse og lab-on-a-chip-enheder.

* Bioprint:Kapillærbroer kan bruges til at afsætte dråber af bioblæk på en overflade, som kan bruges til at skabe 3D-strukturer til vævsteknologi.

Forskerne siger, at modellen er et værdifuldt værktøj til at forstå, hvordan dråber vokser omkring små partikler på en overflade. Denne viden kan føre til nye måder at kontrollere væksten og formen af ​​dråber, som har anvendelse på en række forskellige områder.