Ученые заставили вязкие жидкости течь быстрее воды

Чем выше вязкость жидкости, тем медленнее она течет — достаточно сравнить воду с густым медом. Однако в капиллярах, внутренняя поверхность которых покрыта супергидрофобной пленкой, все происходит ровно наоборот. Жидкости с высокой вязкостью здесь текут быстрее — об этом необычном эффекте рассказывается в новой статье, опубликованной в журнале Science Advances.

Супергидрофобные (сверхгидрофобные) покрытия не смачиваются жидкостями благодаря своей микроструктуре. Как правило, они представляют собой массив крошечных, вытянутых к острию конусов, между которыми сохраняются пакеты воздуха. Капля остается на поверхности, не растекаясь и легко скатываясь под собственной тяжестью. На плоскости это происходит самым обычным образом: чем ниже вязкость жидкости, тем быстрее она стекает.

Однако если капля заперта в пределах узкого капилляра, окруженная супергидрофобным покрытием со всех сторон, все меняется. Она словно повисает в воздушной подушке, причем чем выше вязкость жидкости, тем толще и равномернее этот воздушный слой. Благодаря этому такая капля быстрее движется сквозь капилляр, чем капля жидкости с меньшей вязкостью.

Эффект проявляет себя очень ярко: в экспериментах, которые Робин Рас (Robin Ras) и его коллеги из финского Университета Аалто поставили с использованием воды и глицерина, последний двигался по супергидрофобному капилляру вдесятеро быстрее, хотя вязкость его в тысячу раз больше, чем у воды.

Течение жидкостей в капиллярах — исключительно важный для нас процесс, он происходит и в нашем организме, и на огромных установках по переработке нефти. И там, и там для ускорения движения жидкости приходится повышать давление, создавая дополнительную нагрузку на стенки капилляров. А в микрофлюидике, которая используется в науке, медицине и химическом анализе, и это не всегда доступно. Возможно, новый эффект, обнаруженный финскими учеными, получит распространение во всех этих областях, позволяя ускорять течение без повышенного давления.