Moleculen bewegen willekeurig, voortdurend in beweging met elkaar botsen. Je kunt dit proces soms zelfs ruiken; het is hoe parfum zich door een kamer verspreidt als de lucht stil is. Het proces wordt diffusie genoemd en de theorie van diffusie kan worden toegepast op vloeistofverspreiding door papier, ook - een proces aan het werk in een reeks alledaagse producten, van inktpennen tot papieren monsterlapjes voor medische tests.

Nutsvoorzieningen, een team van onderzoekers in India heeft een model ontwikkeld dat hun conceptuele begrip van hoe vloeistoffen zich door papier verspreiden, verdiept.

"Vloeistofverspreiding in een papier is in wezen willekeurige vloeistofbeweging door een willekeurig verdeeld netwerk van vezels, " zei Suman Chakraborty, hoofdonderzoeker van het onderzoek aan het Indian Institute of Technology Kharagpur, en het Advancement Technology Development Centre, beide gelegen in Kharagpur, Indië. Resultaten worden deze week gepubliceerd in Technische Natuurkunde Brieven .

Diffusie is een bekend proces. Maar de uitwerking van de diffusietheorie door het team in de context van papier-vloeistof-interacties, die kronkelige glasvezelnetwerken vormen om dynamiek te transporteren, is nieuw en onthult nieuwe theoretische details. In hun experiment hebben de onderzoekers observeerden inktverspreiding op filtreerpapier met behulp van een scanning-elektronenmicroscoop.

Het team bracht de vloeistofverspreidingsdynamiek in kaart van een enkele vezelcapillair naar een groter netwerk van de vezels. Vervolgens berekenden ze de resulterende transportkenmerken, met resultaten die een algemeen uniform perspectief bevestigen van diffusie op het werk in het proces van vloeistof die door een papieren matrix beweegt. Micrografische scanbeelden tonen papiervezeldistributies, samen met de microdeeltjes-beeld-snelheidsmeting van willekeurige vloeistofbeweging door het netwerk.

"Onze studie laat zien dat, ondanks dergelijke gediversifieerde toepassingen van papier in wisselwerking met vloeistoffen, er is een fundamentele uniciteit van vloeistof die zich door papier verspreidt, wat leidt tot een algemene en uniforme theorie erover, ' zei Chakraborty.

De theorie stelt dat moleculen van een vloeistof door het vezelnetwerk van papier bewegen volgens de principes van universele diffusiedynamiek. "Papier bestaat uit een netwerk van willekeurig verdeelde vezels, "zei Chakraborty. "Als gevolg daarvan, willekeurige beweging van de vloeistof in alle mogelijke richtingen vindt plaats. We weten dat moleculen willekeurig bewegen en met elkaar botsen, en dit is het uitgangspunt van diffusie."

Ondanks het wijdverbreide gebruik van met vloeistof doordrenkte papiertechnologieën, er zijn hiaten in het begrip van de fundamentele wetenschap achter haar gedrag. Chakraborty en zijn studenten, Kaustav Chaudhury en Shantimoy Kar, helpen die leemte op te vullen.

Door vloeistofverspreiding in het paradigma van diffusie te begrijpen, wetenschappers kunnen het nauwkeuriger controleren om nieuwe producten te maken en te verfijnen waarbij vloeistof door papier wordt verspreid. Bijvoorbeeld, de huidige markten hebben een belangrijke potentiële eigenschap van papier gevalideerd:het fungeert als de essentiële bouwsteen van een snelle diagnostische kit in een ultra-low-cost paradigma.

Voorbeelden van deze toepassing zijn zwangerschapsteststrips; alkaliteits- of zuurgraadtests van schoonheids- en babyzepen met behulp van een papieren strook; papieren stroken voor het controleren van de waterkwaliteit; en medische diagnose geholpen door urinetests op papier, speeksel en bloed. Het diffusiemodel van de auteur van vloeistofverspreiding in papier kan ook de papiersoorten en inkten die voor schrijven worden gebruikt, verbeteren. tekenen en schilderen.

Volgende, de onderzoekers zijn van plan om slimme en compacte technologieën te ontwikkelen voor diagnostische doeleinden, het bevorderen van de bestaande op papier gebaseerde platforms.

“De belangrijkste doelstellingen zijn om snel resultaat te boeken tegen lage kosten. de paper laat een veelbelovend vooruitzicht zien om een ​​instrument te zijn om beide doelstellingen te dienen. Het huidige werk, zoals we geloven, zal de weg vrijmaken voor het ontwerp en de ontwikkeling van op papier gebaseerde technologieën om een ​​breder publiek te bedienen, ' zei Chakraborty.