Het 'Cheerios-effect' verwijst naar het fenomeen waarbij een drijvend deeltje op het oppervlak van een vloeistof wordt aangetrokken naar een vast oppervlak in de buurt, zelfs als het deeltje zich aanvankelijk verder weg bevindt. Dit effect wordt meestal waargenomen wanneer een klein voorwerp, zoals een stuk graan of een druppel vloeistof, op het oppervlak van een vloeistof drijft en een vast oppervlak nadert, zoals de rand van een container.

De onderliggende fysica achter het Cheerios-effect houdt verband met de capillaire krachten die op het deeltje inwerken als gevolg van de oppervlaktespanning van de vloeistof. Wanneer het deeltje het vaste oppervlak nadert, creëert de oppervlaktespanning van de vloeistof op het grensvlak tussen het deeltje en de vaste stof een onbalans in krachten, waardoor het deeltje naar het vaste oppervlak wordt getrokken.

Om het Cheerios-effect om te keren, hebben wetenschappers verschillende benaderingen gebruikt, zoals het wijzigen van de oppervlakte-eigenschappen van het vaste oppervlak of door het veranderen van de samenstelling van de vloeistof. Hier zijn een paar methoden die zijn gebruikt om dit te bereiken:

Oppervlakwijziging:

- Hydrofiele coatings: Door het vaste oppervlak te bedekken met hydrofiele (wateraantrekkende) materialen, kan de oppervlaktespanning van de vloeistof op het grensvlak tussen het deeltje en de vaste stof worden verminderd. Dit vermindert de capillaire aantrekking en kan leiden tot de omkering van het Cheerios-effect.

Vloeiende wijziging:

- Oppervlakteactieve stoffen: Het toevoegen van oppervlakteactieve stoffen (oppervlakteactieve stoffen) aan de vloeistof kan de oppervlaktespanningseigenschappen veranderen en de capillaire krachten verzwakken. Door zorgvuldig het type en de concentratie oppervlakteactieve stoffen te kiezen, is het mogelijk het Cheerios-effect om te keren.

- Polymeeroplossingen: Het suspenderen van het deeltje in een polymeeroplossing kan de reologische eigenschappen van de vloeistof veranderen en de capillaire interacties beïnvloeden. Deze aanpak is gebruikt om het Cheerios-effect om te keren door de visco-elasticiteit van de vloeistof te veranderen.

Elektrische velden:

Het aanleggen van een extern elektrisch veld op de vloeistof kan elektrohydrodynamische krachten induceren die de capillaire krachten compenseren. Door de sterkte en richting van het elektrische veld te manipuleren, wordt het mogelijk om de richting van de beweging van het deeltje om te keren.

Magnetische velden:

In de aanwezigheid van een magnetisch veld kunnen magnetische deeltjes of deeltjes die magnetische materialen bevatten, magnetische krachten ervaren. Door het magnetische veld te controleren, kan de beweging van de deeltjes worden gemanipuleerd, wat mogelijk kan leiden tot de omkering van het Cheerios-effect.

Het is vermeldenswaard dat hoewel deze benaderingen veelbelovend zijn gebleken in het omkeren van het Cheerios-effect, de specifieke vereiste omstandigheden en parameters kunnen variëren afhankelijk van de kenmerken van het systeem, zoals de deeltjesgrootte, vloeistofeigenschappen en oppervlaktechemie.