science >> Wetenschap >  >> Fysica

Vervorming is geen belemmering voor vloeistof-overschrijdende deeltjes

Krediet:CC0 Publiek Domein

Er zijn enkele intrigerende fysica te vinden op de grensvlakken tussen vloeistoffen, vooral als ze schrijlings zijn tussen deeltjes zoals eiwitten of stofkorrels. Wanneer geplaatst tussen niet-mengbare vloeistoffen zoals olie en water, verschillende processen, inclusief intermoleculaire interacties, zorgt ervoor dat de deeltjes gaan bewegen. Deze bewegingen worden gekenmerkt door de weerstand die de deeltjes ondervinden, waarvan wordt gedacht dat het afhangt van de mate waarin ze vloeistofinterfaces vervormen. Tot dusver, echter, experimenten die het intrigerende effect onderzoeken, hebben de invloed van deze vervorming nog niet volledig bevestigd. In nieuw onderzoek gepubliceerd in EPJ E , een team onder leiding van Jean-Christophe Loudet aan de Universiteit van Bordeaux, Frankrijk, toonde aan dat de weerstandskracht die wordt ervaren door vloeistof-overtredende deeltjes minder wordt beïnvloed door interface-vervorming dan eerder werd aangenomen.

Aangezien weerstandskrachten alomtegenwoordig zijn in vloeistoffen, de ontdekking van het team kan relevant zijn voor de zelfassemblerende eigenschappen van een grote verscheidenheid aan soorten die kunnen blijven plakken, of 'adsorberen' aan vloeibare oppervlakken, waaronder nano- en microdeeltjes, eiwitten, en andere groepen moleculen. Voor de relatief grote deeltjes die door Loudet en collega's zijn onderzocht, grensvlakvervormingen ontstaan ​​door het opdrijvende gewicht van over elkaar liggende deeltjes. Deze kracht veroorzaakt gekromde menisci in beide vloeistoffen, vergelijkbaar met de rondingen op het wateroppervlak als het een glas raakt.

In hun studie hebben de onderzoekers benaderden dit probleem numeriek met behulp van technieken voor het simuleren van meerfasige stromingen, in staat om nauwkeurig te beschrijven hoe de grensvlakdynamiek gekoppeld was aan stromen in het grootste deel van elke vloeistof. Hierdoor konden ze onderzoeken hoe weerstandskrachten worden beïnvloed door vervormingen van de interface, die afhankelijk zijn van factoren zoals de dichtheden van de twee vloeistoffen en het deeltje, en de contacthoeken tussen de drie stoffen. Het team van Loudet onthulde dat voor sommige waarden van deze parameters, grote weerstandskrachten komen niet noodzakelijk overeen met grote grensvlakvervormingen, en dat lagere weerstandskrachten zelfs kunnen worden bereikt door niet-vlakke vervormingen.