Het maken van een plons hangt af van de hoek van een vloeistof terwijl deze een oppervlak raakt en beweegt, volgens een nieuwe studie van de Queen Mary University of London.

Als een druppel snel genoeg een droog, vast oppervlak raakt, zal hij spatten en het kunnen voorspellen van een plons is noodzakelijk voor een groot aantal toepassingen, van high-speed coating, inkjet printen, ziekte verspreiden, gewasbespuiting en bodemerosie.

In dit onderzoek, gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , de onderzoekers keken naar het vermogen van een oppervlak om een ​​vloeistof af te stoten of aan te trekken en de rol die dit speelt bij spatten.

Ze ontdekten dat de hoek gevormd door de bewegende voorkant van een druppel terwijl deze zich bij een botsing langs een oppervlak verspreidt, bekend als de dynamische contacthoek, geeft informatie over het al dan niet spetteren van een oppervlak.

Hoeveel een oppervlak een vloeistof aantrekt of afstoot, staat bekend als bevochtigbaarheid - als het aantrekt is het een bevochtigend oppervlak en als het afstoot is het een niet-bevochtigend oppervlak.

Het is de eerste keer dat de dynamische contacthoek bij hoge snelheden is bestudeerd en deze nieuwe bevinding biedt een extra stukje informatie dat cruciaal blijkt te zijn bij het voorspellen of een impactvolle druppel zal spatten of niet.

Eerder, het was duidelijk dat de hoek van een vloeistof, gevormd door een statische druppel op een oppervlak, zou moeten worden gebruikt om de bevochtigbaarheid te bepalen, maar uit dit onderzoek blijkt dat dit niet langer relevant is. In plaats daarvan is het de dynamische contacthoek die spatten regelt.

Een directe en eenvoudige toepassing van deze studie is dat spatvrije coatings kunnen worden bereikt door de spuitoppervlakken voor te behandelen om ze beter bevochtigbaar te maken.

Dr. Rafael Castrejon-Pita, hoofdauteur van de studie van de Queen Mary University of London, zei:"Ons artikel laat zien dat de dynamische contacthoek en de vloeistofkenmerken bepalen of een druppel zal spatten of niet en we laten zien dat traditionele methoden om spatten te karakteriseren er niet in slagen het spattende gedrag tussen vloeistoffen te scheiden.

"Gezien een bepaalde slagsnelheid, het zal gemakkelijker zijn om een ​​plons te maken als een substraat niet-bevochtigbaar is in plaats van als het bevochtigbaar was."

De experimenten bestonden uit het maken van high-speed video's om te onderzoeken of een druppel zich bij een botsing verspreidt of spat op oppervlakken met verschillende bevochtigende eigenschappen.

De studie omvatte ook een breed scala aan oppervlakken, waaronder bevochtigbare, hydrofoob, en superhydrofoob. In aanvulling, de onderzoekers gebruikten verschillende vloeistoffen waaronder water, ethanol en een oplossing van glycerol.

De meeste eerdere onderzoeken waren gericht op een enkele vloeistof en een enkel oppervlak.