Как правило, при столкновении с поверхностью замерзающие капли прилипают к ней или отталкиваются, и в некоторых сферах этот результат может оказаться чрезвычайно существенным, однако предсказать и задать его сложно. Предыдущие исследования сосредотачивались на водоотталкивающих свойствах поверхности, однако ученые из Массачусетского технологического института взглянули на проблему иначе, изучая термические характеристики поверхностей. Они считают, что, изменяя эти параметры, можно контролировать поведение капель.
Команда изучила два материала с похожими водоотталкивающими свойствами, но с разными тепловыми характеристиками. Оказалось, что эти материалы вели себя абсолютно по-разному. Капли расплавленного металла соскальзывали с силикона, но быстро закреплялись на стекле. Поскольку стекло – теплоизолятор, ученые сделали вывод, что соединением капель можно управлять, изменяя термальные свойства поверхности. Речь идет не только о температуре – скорее, о теплопроводности.
Изучить свойства материалов удалось благодаря высокоскоростным тепловым камерам – они показали, что капли неожиданно сворачивались и отталкивались от поверхности, замерзая. Зная особенности краткосрочной гидродинамики и долгосрочного термального воздействия на деформацию, ученые создали «карту», показывающую влияние ключевых характеристик поверхности на поведение капли.
Результаты исследования применимы в отраслях, где используется покрытие поверхностей металлическими спреями, аддитивное производство, ультрафиолетовая литография. Поведение отдельных капель определяет целостность самого покрытия – его недостатки могут негативно сказаться на свойствах детали в целом, например, лопасти турбины. С практической точки зрения ученые говорят о возможности создания системы, которая позволит моментально преобразовать свойства поверхности, влияя на поведение капель. В некоторых случаях достаточно изменить температуру, но могут потребоваться и более сложные действия с помощью электрических или магнитных полей.
поделиться статьей с друзьями
добавить сообщение