Je hebt misschien nog nooit gehoord van het capillaire effect, maar het is iets waar je mee te maken krijgt elke keer dat je een lekkage opruimt of bloemen in water legt. Wouter van der Wijngaart heeft het grootste deel van zijn leven over dit fenomeen nagedacht, waardoor vloeistof door nauwe ruimtes kan stromen, zoals de vezels van een doek, of omhoog door de stelen van bloemen, zonder hulp van de zwaartekracht of andere krachten.

Nutsvoorzieningen, Voor de eerste keer, hij en een team van wetenschappers, van KTH Royal Institute of Technology in Zweden, een manier hebben gevonden om de capillaire werking volledig te beheersen, en ze hebben een apparaat ontworpen dat het gebruikt voor mogelijk gebruik in biotech-toepassingen zoals biomoleculaire analyse en behandeling van lichaamsvloeistoffen.

"Capillariteit is een veel voorkomend fenomeen dat we nu tot in de details hebben ontleed en omgezet in een technisch apparaat, dat is, een eenvoudige pomp die we volledig onder controle hebben, zegt van der Wijngaart, een professor aan de KTH.

Capillaire stroming is onafhankelijk van de zwaartekracht. In feite, het werkt eigenlijk in tegenstelling tot de zwaartekracht. "Ik ben al sinds mijn 14e aan het sleutelen aan capillariteit, toen we erover hoorden op school en ik vragen stelde die mijn leraren niet konden beantwoorden, van der Wijngaart. "Ik vroeg me af waarom water dat tegen de zwaartekracht in stroomt, niet kan worden gebruikt om een ​​perpetuum mobile te maken (een beweging die oneindig doorgaat), en vandaag vraag ik mijn studenten elk jaar om dit uit te leggen."

Het fenomeen is een samenspel tussen twee soorten krachten, cohesie en hechting. Cohesie is de aantrekkingskracht tussen vergelijkbare soorten deeltjes, zoals watermoleculen. En adhesie is de aantrekkingskracht tussen verschillende soorten deeltjes, zoals water en de vezels van een handdoek. Wanneer adhesie sterker is dan cohesie, capillaire werking optreedt.

De snelheid van capillaire stroming wordt nog steeds beïnvloed door de viscositeit van een vloeistof en de geometrie en oppervlakte-energie van de oppervlakken van de kanalen waardoor deze stroomt. Nog, na vijf jaar studeren, de onderzoekers hebben deze variaties verwaarloosbaar weten te maken. In een reeks van drie publicaties, ze lieten eerst zien hoe je de stroom constant in de tijd kunt maken; dan onafhankelijk van viscositeit; en, Tenslotte, onafhankelijk van de oppervlakte-energie.

Rapportage in microsystemen en nano-engineering, de onderzoekers testten pompen van hun nieuwe ontwerp met een verscheidenheid aan monstervloeistoffen, inclusief water, verschillende monsters volbloed, verschillende urinemonsters, isopropanol, minerale olie en glycerol. De capillaire vulsnelheden van deze vloeistoffen variëren met meer dan een factor 1000 wanneer ze worden opgenomen door een standaard glazen capillair met constante dwarsdoorsnede, van der Wijngaart zegt.

Daarentegen, het nieuwe pompontwerp resulteerde in debieten in een vrijwel constant bereik met een variatie van minder dan 8%, melden de onderzoekers.