Het koffievlekeffect is een bekend effect in de natuurkunde en het dagelijks leven waarbij een donkergekleurde rand achterblijft wanneer een vloeistof met deeltjes verdampt. Dit wordt veroorzaakt door een "lawine" van deeltjes die naar de buitenrand gaan, Wetenschappers van de Universiteit Twente toonden aan in een eerder onderzoek. Bij inkjet en 3D-printen, dit is een ongewenst effect. Nutsvoorzieningen, onderzoekers hebben aangetoond dat het effect kan worden onderdrukt door het oppervlak aan te passen met een olieachtige laag, volgens de resultaten gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences ( PNAS ).

Eerder werk van de UT-onderzoeksgroep toonde aan dat als een met deeltjes beladen druppel verdampt, de deeltjes beginnen te bewegen naar de rand van de druppel. Aanvankelijk, dit is een langzame en regelmatige beweging, maar zodra de druppel hoogte verliest door verdamping, de deeltjes haasten zich op een wanordelijke manier naar de rand, als in een lawine. Na volledige verdamping van de vloeistof, een donkere ring blijft. In feite, de diameter van de druppel dicteert dit proces zeer vroeg. De onderzoekers probeerden dit te voorkomen, omdat in veel gevallen een homogene verdeling is vereist zonder een ringvormig donker gebied. Een met olie bevochtigd oppervlak is het antwoord, de nieuwe resultaten laten zien.

Ook in dit geval de druppel heeft een rand, maar het wordt beperkt door een laag olie die niet verdampt. Het voorkomt ook dat het water aan de rand van de druppel snel verdampt. Dit voorkomt op zijn beurt dat deeltjes naar de rand gaan. Ze gaan zelfs de andere kant op, van de rand naar de binnenkant van de druppel. Als al het water verdampt is, de deeltjes bedekken gelijkmatig het oppervlak in plaats van een ring te vormen. De onderzoekers zagen ook nog een ander effect:de olielaag bedekt de druppel volledig. In dat geval, een concentratie van deeltjes vormt zich, een zogenaamd nano-oog of "koffieoog". Dit kan voor sommige toepassingen een gewenst effect zijn, zoals assemblage van nanodeeltjes. Door oppervlakteactieve stof aan de druppel toe te voegen, de uiteindelijke deeltjesafzetting kan vanuit de geconcentreerde koffiering worden gemanipuleerd tot een homogene verdeling.

ziekte overdracht

De groep Physics of Fluids heeft een langdurige onderzoeksrelatie met printerfabrikant Océ, nu Canon Production Printing genoemd. Dit bedrijf brengt een speciale laag aan op het substraat (zoals papier) voordat de printer druppels aanbrengt. De nieuwe onderzoeksresultaten zijn zeer waardevol voor het verbeteren van de processen. De nieuwe inzichten en verbeterde besturing zijn waardevol voor andere toepassingen, ook, zoals 3D-printen en oppervlaktepatronen. Betere inzichten in de manier waarop vloeistoffen op een oppervlak verdampen, kunnen ook meer kennis opleveren over de manier waarop virussen van de ene persoon op de andere worden overgedragen.

Het onderzoek is gedaan in de groep Physics of Fluids en het Max Planck Center for Complex Fluid Dynamics. Een week voor publicatie, de hoofdauteur van het artikel, Yaxing Li (Anhui 1991) verdedigde met succes zijn Ph.D. stelling, "Verdampende druppels met meerdere componenten."