Onderzoekers van de Universiteit van Warwick kunnen nu verklaren waarom sommige waterdruppels als een strandbal van oppervlakken stuiteren, zonder ze ooit echt aan te raken. Nu kan het ontwerp en de engineering van toekomstige druppeltechnologieën nauwkeuriger en efficiënter worden gemaakt.

Botsingen tussen vloeistofdruppels en oppervlakken, of andere druppels, de hele tijd gebeuren. Bijvoorbeeld, kleine waterdruppels in wolken botsen met elkaar om grotere druppels te vormen, die uiteindelijk kan vallen en op een vaste stof kan botsen, zoals de voorruit van uw auto.

Druppels kunnen zich na het botsingspunt anders gedragen, sommigen maken een plons, sommige bekleden het oppervlak netjes, en sommige kunnen zelfs stuiteren als een strandbal.

In het artikel, vandaag gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , onderzoekers van de Universiteit van Warwick hebben een verklaring gevonden voor experimentele waarnemingen dat sommige druppeltjes stuiteren.

Opmerkelijk, het lot van de druppel wordt bepaald door het gedrag van een klein luchtkussen waarvan de hoogte de schaal van nanometer kan bereiken. Om een ​​gevoel van schaal te krijgen, denk aan iets ter grootte van de maan die op een tuintrampoline stuitert.

Zelfs als het oppervlak perfect glad is, zoals in laboratoriumomstandigheden, een affiniteit tussen druppelmoleculen en de wandmoleculen (bekend als van der Waals-aantrekking), betekent dat in de meeste gevallen de druppel op het oppervlak wordt geknepen, voorkomen dat het stuitert.

Het onderzoek onthult, door zeer gedetailleerde numerieke simulaties, dat om een ​​druppel te laten stuiteren de botssnelheid precies goed moet zijn. Te snel, en het momentum van de druppel maakt het luchtkussen te dun plat. Te traag, en het geeft de van der Waals-attractie de tijd om vast te houden. Met de perfecte snelheid Hoewel, de drop kan een clean bounce uitvoeren, als een hoogspringer die net de lat ruimt.

Professor Duncan Lockerby van de School of Engineering aan de Universiteit van Warwick merkt op:

"Dropbotsing is een integraal onderdeel van de technologie waarop we tegenwoordig vertrouwen, bijvoorbeeld, in inkjetprinten en verbrandingsmotoren. Een beter begrip van wat er gebeurt met botsende druppeltjes kan ook helpen bij de ontwikkeling van opkomende technologieën, zoals 3D-printen in metaal, omdat hun nauwkeurigheid en efficiëntie uiteindelijk zullen afhangen van wat er gebeurt met drops na een botsing."

Dr. James Sprttles van het Mathematics Institute van de University of Warwick voegt toe:

"Belangrijk, het luchtkussen is zo dun dat moleculen elkaar bij het oversteken vaak nooit zullen ontmoeten, verwant aan de leegte van de ruimte, en conventionele theorieën houden hier geen rekening mee. De nieuwe modelleringsaanpak die we hebben ontwikkeld, zal nu toepassingen hebben voor op druppels gebaseerde fenomenen, variërend van cloudfysica voor klimaatwetenschap tot sproeikoeling voor de volgende generatie elektronica."