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 inkjetprint.

Når en væskedråbe placeres på en overflade, vil den brede sig ud og fugte overfladen. Dråbens form vil blive bestemt af balancen mellem væskens overfladespænding og klæbekræfterne mellem væsken og overfladen. Hvis overfladen er glat og ensartet, vil dråben spredes ud i en flad cirkel. Men hvis overfladen er ru eller struktureret, vil dråben blive fastgjort til overfladen på visse punkter og vil antage en mere uregelmæssig form.

Holdets model tager højde for effekten af ​​overfladeruhed på væksten af ​​dråber. Modellen forudsiger, at dråben vil vokse hurtigere i områder, hvor overfladen er mere ru og langsommere i områder, hvor overfladen er glattere. Dette skyldes, at overfladeruheden giver flere nukleeringssteder for væsken at kondensere på, hvilket fører til hurtigere dråbevækst.

Holdets model kunne bruges til at designe overflader, der styrer væksten og formen af ​​dråber. For eksempel kan en overflade være struktureret med et mønster af små søjler, der ville få dråber til at vokse til en bestemt form. Dette kan bruges til at skabe selvrensende overflader, der afviser vanddråber, eller til at skabe mikrofluidiske enheder, der styrer strømmen af ​​væsker.

Holdets resultater er offentliggjort i tidsskriftet Physical Review Letters.