FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь
176 городов
September – October
176 cities
12-14 октября 2018
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
октябрь-декабрь 2017
МВДЦ «Сибирь», Кванториум,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры

Ученые описали супергидрофобное скольжение воды с рекордной точностью

Международному коллективу ученых под руководством профессора физического факультета МГУ и заведующей лабораторией ИФХЭ РАН Ольги Виноградовой впервые удалось точно описать поведение жидкости вблизи супергидрофобной поверхности и проверить полученные аналитические выражения в эксперименте. Новое исследование опубликовано в журнале Soft Matter.

Вблизи некоторых поверхностей течение жидкости обладает необычным свойством: его скорость не равна нулю даже в непосредственно примыкающем к стенке слое (то есть жидкость не прилипает, а проскальзывает вдоль поверхности). Этот эффект называется гидродинамическим скольжением, и был впервые описан более двухсот лет назад, однако с тех пор привлекал мало внимания, так как не оказывал никакого значимого влияния на общий поток жидкости.

Ситуация значительно изменилась с появлением супергидрофобных материалов, в которых химическая гидрофобность поверхности сочеталась с необычным рельефом (например, бороздками, микроколоннами). В канавках таких текстур оставались пузырьки воздуха, по которым жидкость могла проскальзывать практически без сопротивления, что значительно увеличивало длину скольжения на таких поверхностях.

Сложные супергидрофобные поверхности потребовали создания новых гидродинамических теорий для их описания. Новые подходы предсказывали не только снижение вязкого сопротивления, но и необычное поведение жидкости вблизи некоторых анизотропных (то есть имеющих свойства, которые зависят от направления) поверхностей. Например, вблизи стенки, покрытой протяженными канавками, направленными под углом к основному потоку, жидкость могла поворачиваться в сторону, вызывая активное перемешивание, или разделение погруженных в нее частиц по размеру.

Команда исследователей из МГУ имени М.В.Ломоносова и ИФХЭ РАН в последние годы разрабатывала теорию гидродинамического скольжения вблизи анизотропных супергидрофобных поверхностей, однако до сих пор в эксперименте эти теории удавалось проверить лишь косвенно. В новой работе благодаря использованию атомно-силового микроскопа ученые смогли не только точно определить длину скольжения,  но и проверить аналитические формулы, описывающие поведение жидкости на разных расстояниях от супергидрофобной поверхности.

Использование микроскопа позволило с постоянной скоростью опускать сферическую микрочастицу на супергидрофобную поверхность, погруженную в жидкость. При этом экспериментатор мог одновременно с высокой точностью отслеживать положение сферы в канале, а также измерять силу, действующую на нее со стороны жидкости. Авторы получили точное теоретическое решение для данного процесса, на основе чего удалось измерить длину скольжения из экспериментальной зависимости гидродинамической силы от высоты над супергидрофобной поверхностью.

По словам авторов, результаты послужат отправной точкой для разработки новых супергидрофобных систем. Теперь, когда точность предложенных теорий больше не вызывает сомнений, ученые получили возможность использовать многие теоретические идеи, полученные ранее. Среди них разделение частиц в супергидрофобных каналах, системы с электроосмотическим течением и многое другое.

 

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Пернатые семьи

Ученые установили, что антиоксиданты в перспективе могут облегчить слабость мышц лица

Ученые МГУ в составе международного коллектива определили, что при лице-лопаточной мышечной дистрофии Ландузи-Дежерина (МДЛД) обнаруживается повреждение ДНК мышечных кл

Российские биохимики нашли два новых фермента с необычной активностью

Гравитационное излучение впервые зарегистрировано тремя детекторами

Ученые создали наночастицы, которые лечат рак и не наносят вреда организму

Исследователи из МГУ имени М.В.Ломоносова совместно со своими немецкими коллегами сумели доказать применимость кремниевых наночастиц для диагностики и лечения рака,