Een onderzoeksteam dat is aangesloten bij UNIST heeft de snelheden van vloeistofpenetratie op ruwe oppervlakken of oppervlakken met patronen onderzocht, vooral die met poriën of gaatjes. Hun bevindingen geven belangrijke inzichten in de ontwikkeling van alledaagse producten, inclusief cosmetica en verf, en industriële toepassingen zoals verbeterde oliewinning.

Deze studie is gezamenlijk geleid door professor Dong Woog Lee en zijn onderzoeksteam in de School of Energy and Chemical Engineering van UNIST en een onderzoeksteam aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara. Online gepubliceerd in het nummer van 19 juli van de Proceedings van de National Academy of Sciences (PNAS) , de studie identificeert vijf variabelen die de holte-vullende (bevochtigingsovergang) tarieven regelen, nodig om vloeistoffen in holtes te laten doordringen.

In de studie, Professor Lee vervaardigde siliciumwafels met cilindrische holtes met verschillende geometrieën. Nadat ze in bulkwater zijn ondergedompeld, ze observeerden de details van, en de bijbehorende tarieven, water penetratie in de holtes van de bulk, met behulp van helderveld en confocale fluorescentiemicroscopie. Cilindrische holtes zijn als huidporiën met een smalle ingang en een ruim interieur. De holtevulling vordert over het algemeen wanneer bulkwater wordt verspreid boven een hydrofiel, inspringende holte. Zoals beschreven in "Wetting Transition from the Cassie-Baxter State to Wenzel State, " de vloeistofdruppel die bovenop het getextureerde oppervlak zit met ingesloten lucht eronder, zal volledig worden geabsorbeerd door de ruwe oppervlakteholtes.

In die studie, hun bevindingen toonden aan dat de holtevulsnelheid wordt beïnvloed door de volgende variabelen:(i) de intrinsieke contacthoek, (ii) de concentratie van opgeloste lucht in de bulkwaterfase, (iii) de vluchtigheid van de vloeistof die de snelheid van capillaire condensatie in de holtes bepaalt, (iv) de soorten oppervlakteactieve stoffen, en (v) de geometrie van de holte.

"Onze resultaten kunnen worden gebruikt bij de vervaardiging van cosmetische producten voor speciale doeleinden, " zegt professor Lee. "Bijvoorbeeld, poriënminimaliserende gezichtsprimers en gezichtsreinigers die talg verwijderen, moeten de hoeveelheid opgeloste lucht verminderen, zodat ze snel in de poriën kunnen doordringen."

Anderzijds, schoonheidsproducten, zoals zonnebrandmiddelen moeten worden ontworpen om de huid te beschermen tegen schadelijke zon, terwijl het voorkomen van verstopping van de poriën. Omdat, verstopte poriën belemmeren de huid om te ademen of koolstofdioxide uit te wisselen en veroorzaken dan verdere irritatie, puistjes, en onzuivere plekken op je huid. In dit geval, het is beter om de vluchtigheid te verminderen en de hoeveelheid opgeloste lucht in de cosmetische producten te verhogen, in tegenstelling tot gezichtsreinigers.

"Deze kennis van hoe holtes onder bulkwater worden gevuld en welke variabelen de vulsnelheid bepalen, kan inzicht verschaffen in de engineering van tijdelijk of permanent superhydrofobe oppervlakken, en het ontwerpen en vervaardigen van diverse producten die worden toegepast op ruw, getextureerd, of patroonoppervlakken, ", zegt professor Lee. "Veel van de verkregen fundamentele inzichten kunnen ook worden toegepast op andere vloeistoffen (bijv. oliën), contacthoeken, en holtes of poriën van verschillende afmetingen of geometrieën."