Een team van onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Tokio heeft een theoretisch model ontwikkeld dat laat zien hoe druppeltjes rond kleine deeltjes op een oppervlak groeien. Dit model zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om de groei en vorm van druppels te beheersen, wat toepassingen heeft op verschillende gebieden, zoals zelfreinigende oppervlakken, microfluïdica en bioprinting.

Wanneer een vloeistofdruppel op een oppervlak wordt geplaatst, kan deze zich verspreiden of een bolvormige kap vormen, afhankelijk van de oppervlaktechemie en de eigenschappen van de vloeistof. Als het oppervlak hydrofiel is (waterminnend), zal de druppel zich verspreiden, terwijl als het oppervlak hydrofoob is (waterhaat), de druppel een bolvormige kap zal vormen.

In het geval van een vloeistofdruppel op een oppervlak met kleine deeltjes, kan de druppel rond de deeltjes groeien en een ‘capillaire brug’ vormen. De capillaire brug wordt gevormd omdat de deeltjes fungeren als kiemplaatsen voor de vloeistof en de vloeistofmoleculen door de deeltjes en door elkaar worden aangetrokken.

De onderzoekers ontwikkelden een theoretisch model dat beschrijft hoe de capillaire brug in de loop van de tijd groeit. Het model houdt rekening met de oppervlaktespanning van de vloeistof, de contacthoek tussen de vloeistof en het oppervlak en de grootte van de deeltjes.

De modelvoorspellingen werden vergeleken met experimentele metingen van de groei van capillaire bruggen, en de twee bleken goed met elkaar overeen te komen. Dit laat zien dat het model accuraat is en kan worden gebruikt om te voorspellen hoe capillaire bruggen op een oppervlak zullen groeien.

De onderzoekers zeggen dat het model kan worden gebruikt om oppervlakken te ontwerpen die de groei van capillaire bruggen bevorderen of remmen. Dit kan toepassingen hebben op verschillende gebieden, zoals:

* Zelfreinigende oppervlakken:Capillaire bruggen kunnen worden gebruikt om vloeistofdruppels over een oppervlak te transporteren, wat kan worden gebruikt om zelfreinigende oppervlakken te creëren.

* Microfluïdica:Capillaire bruggen kunnen worden gebruikt om de vloeistofstroom in microfluïdische apparaten te regelen, die in een verscheidenheid aan toepassingen worden gebruikt, zoals medicijnafgifte en laboratorium-op-een-chip-apparaten.

* Bioprinting:Capillaire bruggen kunnen worden gebruikt om druppels bio-inkt op een oppervlak af te zetten, wat kan worden gebruikt om 3D-structuren voor weefselmanipulatie te creëren.

De onderzoekers zeggen dat het model een waardevol hulpmiddel is om te begrijpen hoe druppeltjes rond kleine deeltjes op een oppervlak groeien. Deze kennis zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om de groei en vorm van druppels te beheersen, wat toepassingen heeft op verschillende gebieden.