Damlacık davranış kontrolünde ilerleme
Sıvı damlacıkların katı yüzeyler üzerindeki çarpışma davranışı, doğada, üretimde ve hayatta yaygın olarak mevcuttur, örneğin mürekkep püskürtmeli baskı, böcek ilacı püskürtme, püskürtmeli soğutma vb. Katı bir yüzeyle çarpışan damlacıkların sürecini incelemek ve damlacıkların çarpışma davranışını kontrol etmek büyük önem taşımaktadır. Bununla birlikte, çarpışma sürecinde damlacık birkaç milisaniye içinde büyük ölçüde deforme olur Katılar arasındaki çarpışma işleminin aksine, damlacık doğrudan çökelme, geri çekme, geri tepme, kopma ve diğer sonuçlarla çarpışır. Faktörler, damlacıkların çarpışma davranışını kontrol etmeyi çok zorlaştırır.
Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı ve Çin Bilimler Akademisi'nin güçlü desteğiyle Song Yanlinin Çin Bilimler Akademisi, Kimya Enstitüsü Yeşil Baskı Temel Laboratuvarı'ndaki araştırma grubu, son yıllarda nano-yeşil baskı teknolojisinin araştırma ve uygulamasına kendini adamıştır. Sıvı davranışının kontrolü ve fonksiyonel arayüz manipülasyonu alanında bir dizi ilerleme kaydedilmiştir (Adv. Mater., 2013, 25, 6714-6718; Adv. Mater., 2014, 26, 6950-6958; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 9060-9065; Adv. Mater., 2016, 28, 1420-1426; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 41521-41528; Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1800448).
Yukarıdaki araştırmaya dayanarak, ıslatılabilir yüzeyi modelleyerek damlacık çarpma sürecinin hassas kontrolünü sağlamak için Tsinghua Üniversitesi'nden Profesör Feng Xiqiao'nun ekibiyle işbirliği yaptılar. Sıvı, substrat üzerine düştüğünde, substratın yüzeyindeki farklı alanlar, sıvı filmin asimetrik bir geri çekilme davranışı oluşturmasına neden olarak, yayılan sıvı filme farklı yapışmaya sahiptir. Merkezcil olmayan yapışma kuvveti damlacık üzerinde bir moment oluşturur ve etkisi, sıvı filmin geri çekilmesiyle yavaş yavaş birikir ve sonunda sıvının içinde açısal momentum oluşturarak damlacığın dönmesine neden olur. Yapısal optimizasyon sayesinde damlacık dönüş hızı dakikada 7.300 devire kadar ulaşabilir. Bu işlem, öteleme kinetik enerjisinin damlacık çarpışmasından önce ve sonra dönme enerjisine dönüştürülmesini gerçekleştirerek, Newton'un çarpışma yasasının klasik tanımını bozar ve ayrıca sıvı yüzey enerjisinin kullanımı ve damlacık çarpışma davranışının hassas kontrolü için yepyeni bir fikir sağlar. İlgili araştırma sonuçları "Nature Communications" da (Nature Communications, Nat. Commun., 2019, 10, 950) yayınlandı. Bu çalışma, Nature dergisi ("Damlacıklara bir dönüş") tarafından öne çıkan bir araştırma olarak seçildi ve Science ayrıca Bu düşen damlalar sıçratmaz, dönerler.
Şekil 1 Desenli ıslatılabilir substrat, çarpışmadan sonra damlacıkların dönme davranışına neden olur.
Şekil 2 Damlacıkların geri tepme davranışını kontrol etmek için evrensel yasa
Kaynak: Kimya Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
