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»

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

Другие статьи в этой рубрике

Почему футболист умнее шахматиста?

Чемпионат среди роботов — это своего рода

Жизнь упала с неба

Новые гипотезы ученых: органическое вещество образовалось не на Земле, а одновременно с Землей

 

«Горячая десятка» организмов

Список из десяти самых удивительных живых существ, открытых в минувшем году, составил Международный институт исследования видов при Ун

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Полынь сильнее противораковых лекарств в 1000 раз

 Полынь сладкая, также известная как полынь однолетняя  использовалась в традиционной китайской медицине более 2000 лет.

Ученые нашли молекулу, которая поможет печатать микросхемы из пластика

Группе исследователей из МГУ имени М.В.Ломоносова в сотрудничестве с немецкими коллегами из Института полимерных исследований в Дрездене (Институт Лейбница) удалось

Гиперболоид инженера Шухова

Искусство и ремесло, мастерство и умение в Древней Греции назывались одним словом — «техне» (τέχνη, технэ, techne).

Золотая горчица или горчичное золото...

Деньги не растут на деревьях – однако золото вполне может. Международная команда исследователей нашла способ выращивать и собирать золото из растений. Эта техника использует растения для извлечения частиц драгоценного металла из почвы.

Квантовые компьютеры откроют параллельные миры?

Журнал Science назвал квантовый компьютер одним из самых значительных научных прорывов последних десяти лет. Квантовый компьютер потенциально способен выполнять вычисления, которые даже теоретически нельзя сделать на классическом компьютере.