روشی نوآورانه برای حرکت مایعات روی سطح بدون اعمال نیروی خارجی ابداع شد - وبلاگ شریان

به گزارش وبلاگ شریان، پژوهشگران روشی ابداع کردند که با استفاده از آن می توان یک قطره را روی سطح حرکت داد بدون این که نیرویی به آن اعمال گردد. این فناوری برای توسعه سامانه های یخ زدایی از بال هواپیما قابل استفاده خواهد بود.

به گزارش گروه دانشگاه وبلاگ شریان، محققان گروه مهندسی مکانیک در دانشگاه هنگ کنگ (HKU) به پیشرفت مهمی در دستکاری قطرات دست یافتند. آن ها راهی نوآورانه برای حرکت مایعات روی سطح در غیاب نیروی یا انرژی خارجی کشف کردند.

قطره شبیه یک توپ است. کنترل قطرات داخل هواپیما شبیه اسنوکر است که در آن توپ ها به منظور حرکت در راستا مورد نظر راهنمایی می شوند، این ویژگی برای مدیریت حرارتی، نمک زدایی، تحویل مواد و کاربرد های دیگر بسیار ارزشمند است.

به طور معمول، محققان با اصلاح شیمیایی گرادیانی در خواص ترشوندگی سطح ایجاد می نمایند یا ریز بافت های نامتقارن را برای حرکت قطرات روی سطح به کار می گیرند. اما در این پروژه تانگ زین و همکارانش نشان دادند وقتی قطرات سرد/گرم روی بلور پیزوالکتریک روانکاری شده (نیوبیات لیتیوم) در دمای محیط آزاد می گردد، بلافاصله در مسافت طولانی (که می تواند 50 برابر شعاع قطرات باشد) در راستا های شاخه ای حرکت می نماید. بسته به صفحه بلوری که با قطره در ارتباط است، این حرکت خود به خودی می تواند یک جهته، دو شاخه ای و حتی سه شاخه ای باشد.

نتایج این یافته در مقاله ای با اسم Furcated Droplet Motility on Surstaces Surstaces در نشریه Nature Nanotechnology منتشر شده است.

پروفسور وانگ لیکیو گفت: این یک پدیده پیش بینی نشده با پیامد های گسترده است. قطرات با اختلاف درجه حرارت کم در حد 5 درجه سانتی گراد روی سطح می توانند به حرکت در آیند. تصور کنید یک توپ را روی میز کاملاً تراز و صاف قرار دهید. توپ به جای ثابت ماندن به طور اتوماتیک به سمت و جهت های معینی می چرخد.

محققان دریافتند که حرکت مایع در اثر خاصیت ناهمسانگردی ساختار بلوری انجام می گردد. این پدیده شبیه این است که یک میز صاف از نظر اتمی به شکلی غیرمعمول چیده گردد به طوری که یک منبع حرارتی متقارن می تواند میدان الکتریکی نامتقارنی ایجاد کند که یک توپ را در جهت معین شده با جهت برش سطح میز حرکت می دهد.

تانگ شین می گوید: این کار روشی نوآورانه برای انتقال و جابه جایی مایعات با قابلیت کنترل، تطبیق پذیری و کنترل عملکرد را فراهم می نماید و سرنخ هایی را برای حل بعضی از چالش های طولانی مدت مانند یخ زدایی در محیط های مرطوب را فراهم می نماید.

هنگامی که یک قطره به یک بستر فوق سرد مانند بال هواپیما و کابل برق برخورد می نماید، به سرعت منجمد می گردد و به سطح می چسبد. در این حالت، نیروی الکتریکی خود به خودی ایجاد شده به وسیله بلور، می تواند حرکت قطرات را مختل کند، به طور بالقوه چسبندگی سطحی را کاهش داده و جمع شدن یخ را به تأخیر اندازد.

لی وی گفت: بدیهی است که این رویکرد نو برای دستکاری انواع مختلفی از مایعات و بلور های پیزوالکتریک کار می نماید، بنابراین فرصت هایی برای تحقیقات بیشتر و توسعه مواد و فناوری های نو فراهم می گردد.