Вдохновленный большими капельками, которые формируются на кончике листа или другой тонкой нити, команда исследователей из Университета штата Юта, Университета Льежа, Бельгия и Университета Бригама Янга нашла точный угол, под которым волокно склонности держит самое жидкое. Их результаты были изданы 15 марта в Королевском обществе Мягкого Вопроса Химии, главный журнал, касающийся физики, химии и биологии.
Ведущий исследователь доктор Тэдд Траскотт, создатель Splash Lab в USU, говорит, что исследование предлагает важное понимание области гидрогазодинамики.«Впервые, мы можем определить точный угол волокна склонности, которое будет держать самое жидкое», сказал он. «У этого исследования есть много промышленного применения включая производство препарата или в разрабатывании технологий та микрогидродинамика использования. Это могло также быть полезно в развитии более эффективных сетей коллекции тумана, которые становятся более популярными в засушливых регионах. Или с другой стороны, это исследование могло вдохновить более эффективный дизайн влагоотделителя».
Траскотт использует аналогию паутины, чтобы иллюстрировать понятие волокна склонности. Водные капельки свойственны веб-волокнам в различных местоположениях, но крупнейшие падения накапливаются на перекрестках волокон, которые формируют острые углы.
Лучший угол для большой капельки: 36 градусов.«После экспериментального тестирования мы решили, что волокно склонности, формирующее угол с 36 степенями, заманивает самое водное в ловушку», добавил Траскотт. «Та сумма – в три раза больше, чем можно приостановить на горизонтальном волокне».Исследователи, включая доктора Чжао Паня USU, доктора Флориэна Вейера и доктора Николаса Вэндьюалла из Университета Льежа и доктора Уильяма Питта BYU, проверили свою теорию волокна склонности, используя особенно построенный аппарат. Доктор Вейер и доктор Пэн построили твердую круглую структуру и натянули нейлоновые волокна с одной стороны структуры к другому.
Затем они приложили более узкое волокно в центре и потянули оригинальное горизонтальное волокно вверх, формируя перевернутое против, изменив местоположения приложения волокна, они могли изменить угол, сформированный между двумя половинами волокна склонности.Жидкости были применены к углу волокна, используя микропипетку. Объем капельки увеличился с приращением, пока капелька не отделила от волокна.
Truscott и его коллеги в Splash Lab использовали быстродействующую фотографию, чтобы захватить весь процесс. Видеозапись и другие детали были тогда проанализированы и математически смоделированы Чжао Панем USU с помощью Уильяма Питта в BYU.
Исследователи, конечно, не первые, чтобы быть вдохновленными капельками по своей природе. Древний поэт Ту Фу (712 – 770 н. э.) сделал запись своего наблюдения за «тяжелыми бусинками росы и струйками». Жюль Ренар сочинил подобное наблюдение приблизительно 125 лет назад: «Несколько рос понижаются в паутине и здесь являются алмазной рекой». Траскотт говорит, что исследование капельки предлагает связь между наукой и искусством.
«Это – большая часть нашей лаборатории», сказал он. «Мы – научные ботаники от различных культур, но мы все увлечены литературой и искусством».