Скорость падения капли решила, намокнет поверхность или нет
Характеристики поверхности оказались менее значимыми для ee намокания, чем скорость падения жидкости. А крошечные капли смогли прикрепиться даже к тефлону.
Когда капля жидкости сталкивается с водоотталкивающей поверхностью, она может прилипнуть или отскочить. До сих пор ученые полагали, что это зависит от двух факторов: степени гидрофобности поверхности и того, как капля рассеивает энергию удара.
Гидрофобность — свойство молекул, заключающееся в отсутствии склонности сцепляться с водой. Гидрофобной поверхность могут сделать как ровные слои химических веществ, так и наноразмерные структуры. Лист лотоса защищается от воды пирамидками, утки — жиром на перьях, плоды сливы и яблока — воском. На основании этих знаний люди создают покрытия для машин, обуви, крыльев самолетов и разнообразных стекол. Они работают, хоть и требуют регулярного обновления.
В новом исследовании ученые выяснили, что все это время решающим фактором на самом деле была скорость падения, а не свойства жидкости и поверхности. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Отскок капель жидкости происходит лишь в очень узком скоростном окне», — сообщил Джейми Маклоклан (Jamie McLauchlan), первый автор исследования и аспирант Университета Бата (Великобритания). По традиции золотую середину для каких-либо характеристик ученые обозначают «зоной Златовласки».
Если капля движется слишком медленно или слишком быстро, она прилипает. Отскок возможен только в промежуточном случае, когда импульса достаточно для отрыва от поверхности, но не настолько много, чтобы капля упала обратно.
Размер тоже имеет значение: слишком маленькие капли не могут отскочить независимо от их скорости. Новое исследование показало, что вязкость жидкости создает фундаментальный нижний предел размера, не позволяя самым крошечным каплям когда-либо отскакивать. Для тефлона это диаметр 25 микрометров.
Эксперименты проводили на поверхности тефлона, стекла и покрытого кремниевыми наносферами стекла. Кремниевое покрытие было нанесено из доступного в магазинах средства «антидождь» для боковых зеркал машин. Жидкостями выступали деионизированная вода, раствор глицерина и хлорида кальция.
Для изучения процесса физики использовали высокоскоростные камеры, чтобы запечатлеть капли шириной всего 30-50 микрометров, ударяющиеся о водоотталкивающие поверхности со скоростью до 10 метров в секунду. Съемку производили на камеру, записывающую 100 000 кадров в секунду. По снятым кадрам ученые определяли размер, скорость и другие характеристики капель.
Физики также разработали простую пружинную модель для объяснения поведения жидкости. Она учитывает адгезию поверхности, вязкость жидкости, поверхностное натяжение и скорость (инерцию). Ученые выяснили, что на идеально водоотталкивающих поверхностях капли могут отскакивать при любой скорости. Но на реальных поверхностях отскок происходит только тогда, когда все эти силы находятся в тонком балансе.
В полиграфии знание «окна Златовласки» для отскока поможет обеспечить надежное нанесение чернил на гидрофобные поверхности, в сельском хозяйстве — найти пути предотвращения соскакивания пестицидов с листьев. Хотя решающее значение скорости падения капли сдвигает парадигму, ученые считают, что разработка гидрофобных поверхностей эффективна в борьбе с влагой и должна продолжаться.
Telegram 
Дзен 
VK Американские биотехнологи впервые сообщили об обращении вспять клеточного старения в живых клетках печени человека — не мышиных, не синтетических, а именно человеческих. На волне этого результата компания привлекла 435 миллионов долларов и готовится к клиническим испытаниям.
Роль личности в истории чаще всего иллюстрируют правителями или полководцами. Но, глядя на современную карту мира, нельзя не признать: она выглядела бы принципиально иначе, если бы не одна крестьянская девушка, которую сожгли в этот день ровно 595 лет назад.
В Швеции разработали экспериментальный препарат против диабета и ожирения, который не только не подавляет аппетит, но и позволяет сохранить мышечную массу. В отличие от аналогов, он заставляет организм сжигать жир за счет стимуляции мышц, а не действия на мозг.
В 2017 году человечество впервые заметило объект, прилетевший из другой звездной системы. Он оказался странным, почти не похожим ни на астероид, ни на комету, и получил имя Оумуамуа. Затем появился «нормальный» межзвездный странник — комета Борисова. А в 2025-м астрономы обнаружили 3I/ATLAS — объект, который, вероятно, хранит вещество времен рождения чужих миров. Но что изменили в астрономии эти три гостя из межзвездной тьмы?
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Тысячу лет назад колоссальный степной пояс от Амура до Дуная назывался Великой степью. На Руси его знали как Дикую степь. В этом краю жили кочевники, и среди них — хищная птица сокол-балобан. Сейчас цельной трансконтинентальной популяции балобана больше нет. Небольшой европейский островок уцелел в Венгрии, Австрии и в Крыму. Есть популяция в Казахстане, Монголии и Китае. В России сокол-балобан, помимо Крыма, живет в горах Южной Сибири. И выживание этой популяции, как и всего вида, под угрозой. Как живет эта птица и как ей помогают в нашей стране? Зачем в Хакасии посреди «нигде» построили огромный облёточник? Буквально сегодня в него уже доставили первую партию птиц.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии