Varatut pisarat voivat osua pintaan ilman roiskeita

Kun nestepisarat osuvat kiinteisiin pintoihin törmäys saa pisaran hajoamaan moniksi pieniksi paloiksi, jolloin syntyy roiskeita.

Hongkongin ammattikorkeakoulussa toiminut tutkimusryhmä on nyt osoittanut, että pisaroiden sähköinen varaaminen voi vähentää roiskeita tai jopa tukahduttaa sen kokonaan, mikä tarjoaa paremman hallinnan iskuprosessissa.

Löydökset voivat olla hyödyllisiä tarkempien ja tehokkaampien pisaroihin liittyvien teknologioiden suunnittelussa.

Esimerkiksi koneinsinööri Zuankai Wang, joka työskentelee nyt Hongkongin ammattikorkeakoulussa, ja hänen kollegansa osoittivat vuonna 2020, että putoavien vesipisaroiden varaus voidaan valjastaa sähköntuotantoon.

Nyt Wang ja hänen kollegansa pohtivat, voitaisiinko pisaralatausta käyttää myös pinnalla tapahtuvan törmäyksen dynamiikkaan ohjaamiseen. Tyypillisesti, kun pisara putoaa vaakasuoralle pinnalle, se leviää kuin Jokisen eväät, muodostaen melko sotkuisen roiskeen.

Tutkiakseen systemaattisesti, kuinka pisaran varaus vaikuttaa tähän prosessiin, Wang ja hänen kollegansa kehittivät laitteen pisaran varaamiseksi ja ilmiöiden hallitsemiseksi sen pudotessa lasialustalle.

He tallensivat videolla tapahtumia ja niiden mukaan pisaralamellin sisällä oleva varaus voi muuttaa sen muotoa ja liikerataa. Kun tutkijat korvasivat lasipinnan indiumtinaoksidilla, sähköjohteella, tällaista muodonmuutosta ei ollut, koska kunkin pisaran varaus johdettiin nopeasti pois iskun seurauksena.

Tutkijat ennustivat tulokset tarkasti käyttämällä yksinkertaista nestedynaamista mallia, joka sisälsi nesteeseen vaikuttavat voimat.

Wang sanoo, että roiskumisen estäminen sähköisesti tavalla voisi olla erittäin hyödyllistä eri teknologioissa. "Mustesuihkutulostuksessa se voi parantaa merkittävästi tulostuslaatua ja mahdollistaa korkeamman resoluution", hän sanoo. "Ja ruiskupinnoitusprosesseissa roiskeiden minimoiminen varmistaa tasaisen peittävyyden, vähentää materiaalihukkaa ja vähentää ympäristövaikutuksia."

Aiheesta aiemmin:

Vesipisaroiden diodit jäähdyttävät

Nestepisaroilla jopa viiden voltin jännite