Van nauwkeurig inkjetprinten tot helder zicht door brillenglazen:de invloed van druppels en hun beweging vormen talloze gebieden van ons dagelijks leven. Hoewel druppels op inkjetprints precies op hun plaats moeten blijven, is het wenselijk dat ze snel over het oppervlak van brillenglazen bewegen. Onderzoek naar bevochtigingsprocessen speelt daarom een ​​cruciale rol bij het verder verbeteren van technologische toepassingen.

De interactie tussen vloeistoffen en oppervlakken hangt niet alleen af ​​van de eigenschappen van het oppervlak, maar ook van de eigenschappen van de vloeistof. Een onderzoeksproject van het Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) heeft zich de afgelopen jaren echter op een andere dimensie gericht:elektrische ladingen. Deze spelen een beslissende rol in de complexe bevochtigingsprocessen.

“In onze experimenten hebben we ontdekt dat een druppel die over een oppervlak glijdt, een spoor van elektrische ladingen kan achterlaten, die vervolgens de volgende druppels beïnvloedt”, zegt Hans-Jürgen Butt, directeur van de afdeling ‘Physics at Interfaces’ van het MPI-P.

In een nieuw artikel dat nu is gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters Butt en zijn collega's hebben de effecten van dit ladingsspoor op de eigenschappen van druppels nader bekeken. Als een druppel langs een hellende plaat naar beneden glijdt, zoals in het experiment dat ze hebben uitgevoerd, vormen de druppels aan de voor- en achterkant verschillende hoeken ten opzichte van het plaatoppervlak. Het verschil tussen deze twee hoeken (de zogenaamde "contacthoekhysteresis") wordt aanzienlijk veranderd door de aanwezigheid van een oppervlaktelading.

"We hebben met verschillende configuraties gewerkt:één keer zodat de plaat en de druppel kunnen opladen en één keer zodat alleen de plaat kan opladen", zegt Butt, die het experiment beschrijft. Enerzijds konden ze aantonen dat ladingen invloed hebben op de contacthoeken en dus ook op het bevochtigingsgedrag, maar ook dat het effect optreedt ongeacht of de druppeltjes en/of plaat geladen zijn.

De onderzoeken van de onderzoekers dragen bij aan het gerichte gebruik van ladingen in toepassingen om druppelgedrag te manipuleren of ongewenste effecten te verminderen die optreden als gevolg van ladingen in biochemische analyses met behulp van microvloeistoffen of tijdens condensatie in warmtewisselaars.

Meer informatie: Xiaomei Li et al., Oppervlakteladingsafzetting door bewegende druppels vermindert contacthoeken, Fysieke beoordelingsbrieven (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.228201

Journaalinformatie: Fysieke beoordelingsbrieven

Aangeboden door Max Planck Society