Studiuesit zbulojnë se strukturat milimetrike përmirësojnë futjen e lëngjeve

Në një studim të botuar në Science Advances , studiuesit kinezë kanë demonstruar dinamikën e tërheqjes së lëngjeve në sipërfaqe të ngurta me struktura milimetrash.

Në disa procese industriale , gjatë transferimit të lëngut viskoz nga një hapësirë ​​e kufizuar, mjetet e zakonshme si pipetat dhe lugët janë të kufizuara. Pipeta kufizohet nga viskoziteti i lartë dhe niveli i ulët i vakumit. Gjithashtu gjeneron lehtësisht flluska të bezdisshme gjatë thithjes ose lëshimit të presionit. Hapësira e kufizuar kufizon aftësinë e lugës për të marrë lëngun nga poshtë.

Për bletët e mjaltit dhe lakuriqët e natës glossophagine, nektari viskoz futet dhe gëlltitet ndërsa gjuhët e tyre të gjata me qime zhyten brenda dhe jashtë nektarit. Intuita e zakonshme do të sugjeronte që viskoziteti është i padëshirueshëm në proceset e përgjithshme të transferimit të lëngjeve. Në këtë shembull, sidoqoftë, viskoziteti më i lartë siguron mbështjellje më të lartë, jo më të ulët, pasi “qimet” në gjuhë, të matura në milimetra ose nënmilimetra, nxisin më tej futjen.

Të frymëzuar nga ky fenomen, studiuesit nga Instituti Teknik i Fizikës dhe Kimisë (TIPC) i Akademisë Kineze të Shkencave dhe Instituti Suzhou për Kërkime të Avancuara të Universitetit të Shkencës dhe Teknologjisë të Kinës integruan dy procese kyçe të futjes së lëngshme të aplikuara në industri. , dmth, “përthithja e lëngjeve” dhe “kullimi i lëngjeve” pas marrjes, dhe zbuloi se strukturat milimetrash përmirësojnë mesatarisht procesin e përgjithshëm të mbështjelljes.

Thelbi i procesit të tërheqjes është një arkitekturë solide që kalon përmes ndërfaqes së dy lëngjeve. Për lëngjet e zakonshme dhe mjediset tipike industriale, shkalla milimetrike është ajo ku forca si graviteti, efekti kapilar dhe forca viskoze kanë të njëjtën madhësi. Efektet viskoze dhe kapilare sigurojnë forcën lëvizëse për futje, ndërsa graviteti vepron si rezistencë. Këto forca kontrollojnë sjelljen e lëngut dhe modifikojnë teorinë klasike të entrainmentit Landau-Levich-Derjaguin. Prandaj, strukturat milimetrike mund të strehojnë lëng në sasi më të mëdha dhe me më pak devijime.

Ndërkohë, kullimi i lëngjeve nga një sipërfaqe me strukturim milimetrik dallon nga kullimi i lehtë nga një sipërfaqe e pastrukturuar ose gjendja e bllokuar fort e një sipërfaqeje të mikrostrukturuar. Në një proces thithje-kullimi, sasia e marrjes rritet, gjë që ul fërkimin dhe nxit pikimin. Kjo ndodh edhe pse viskoziteti më i lartë tenton të rrisë fërkimin dhe të pengojë pikimin. Këto dy efekte të kundërta arrijnë një ekuilibër të mirë në shkallën milimetrike. Forca kapilare zvogëlon më tej ndikimin relativ të forcës viskoze. Si rezultat, strukturat milimetrash arrijnë një kohë relativisht uniforme të pikimit të pikave në një sërë viskozitetesh.

Marrja e përmirësuar dhe kullimi uniform kombinohen për epërsi unike në transferimin e lëngjeve. Studiuesit ndërtuan një aparat të modularizuar me një tabelë zhvendosjeje të programueshme me shumë boshte që mban një grup të ndashëm shufrash të strukturuar në milimetër. Aparati transferonte lëng viskoz në mënyrë ciklike, njëlloj si një rrip transportieri në një fabrikë industriale. Lëngu nxirrej nga tubat e ngushtë të centrifugës dhe pikonte në një frekuencë të përshtatshme për të vepruar në aplikime praktike. Për shkak të efektit të njëtrajtshëm të kullimit, ky aparat dhe cilësimet e tij mund të përshtaten me lëngje me viskozitet të ndryshëm.

Si një demonstrim i shkurtër, më pas u transferua rrëshira fotosensitive. Pikat e rrëshirës u kuruan shpejt nën dritën ultravjollcë në intervalin e shkurtër kohor midis dy cikleve të transferimit. Ky demonstrim tregoi se fabrikimi në grup, paketimi ose modifikimi i lenteve, çipave ose pajisjeve të tjera të ngjashme mund të arrihej përmes këtij procesi.

Sipërfaqet e pabarabarta të morfologjisë milimetra janë të kudondodhura: ato përfshijnë lodrat që lyhen, shtupa nazofaringeale për testimin e virusit, gomat që kalojnë nëpër një pellg dhe lëndë ushqyese që thithin vilet e zorrëve, ndër të tjera. Lëvizja relative shpesh ndodh midis këtyre sipërfaqeve dhe pikës së lëngshme, përroit, banjës ose trupit të ujit. Për këtë arsye, kërkohet një kuptim i futjes së lëngjeve për të kontrolluar më mirë proceset që përfshijnë sipërfaqe të tilla të pabarabarta.