EUR 75.39 USD 66.43
Курс валют на 15.12.2018
Наука / Авторские материалы

Ученые нашли способ искусственно контролировать морфологию структуры сушки капель солевых растворов на поверхностях

Исследователи из Токийского столичного университета открыли новый способ управления моделями сушки, образующимися при повторной кристаллизации соли. Они обнаружили, что эффект кофейного кольца можно использовать для закрепления края сухих капель, создавая ряд различных геометрических узоров.
Ученые нашли способ искусственно контролировать морфологию структуры сушки капель солевых растворов на поверхностях

Эти же принципы, считают эксперты, могут быть применены для понимания и улучшения сцепления чернил принтера с поверхностями и производства пленочных устройств. Любой, кто посетил пляж этим летом, почувствовал бы большие куски солевой формы на коже после всплеска в море. Крупные кристаллические блоки образуются путем повторной кристаллизации, когда морская вода высыхает и оставляет соль позади. Сушка солевого раствора на самом деле представляет собой очень сложное явление, связанное со взаимодействием многих переменных, включая профили концентрации и плотности, теплопередачу, а также широкий спектр факторов окружающей среды, таких как температура и влажность. Понимание и контроль механизмов повторной кристаллизации имеет решающее значение для разъяснения связанных с сушкой промышленных процессов, таких как адгезия чернил принтера, производство устройств на основе тонких пленок, а также таких явлений, как повреждение соли в кирпиче и растворение фармацевтических препаратов в организме человека.

Сухие капли из твердого раствора часто оставляют большие неровные куски, отложенные на краю. Это довольно распространенное зрелище, к примеру, кольцеобразные отложения, оставленные пролитым кофе. Этот так называемый эффект кофейного кольца является результатом различных скоростей испарения сверху и на краю капель, что приводит к потоку внутри капли, провоцирующему накопление твердых частиц на краю. В конечном счете край капли убирается, оставляя осажденное кольцо.

Тем не менее, команда из Токийского столичного университета показала, что тот же эффект можно использовать для достижения совершенно другого результата. Искусственно добавляя частицы микроскопического латекса к капелькам солевого раствора, они обнаружили, что эффект кофейного кольца отбирал частицы к краю, который впоследствии прикреплял капельную кромку, сохраняя круговую капельку в течение всего времени процесса сушки, когда соль перекристаллизовывалась. Это привело к образованию красивых, похожих на снежинки узоров, в том числе дендритных, радиальных и концентрических геометрий, в зависимости от температуры и влажности. Разнообразие поведения, которое они обнаружили, резко контрастирует со случайными перекристаллизованными кусками, наблюдаемыми при сушке капель без этих добавок в виде частиц. Путем систематического изменения начальной концентрации соли и скорости испарения ученые обнаружили, что они могут настраивать морфологию. Высокие начальные концентрации и более медленное испарение провоцировали радиальные узоры, в то время как противоположное приводило к ребристым концентрическим узорам.

Читайте также: Ученые обнаружили ранний предупреждающий признак психоза

Автор: Марина Вебер


Читайте также
Добавление комментария
Последние новости