Когда сферический объект, такой как шарик, бросают в воду, он иногда
проходит через поверхность с тихим бульканьем, а иногда входит с
сильным всплеском.
Людерик Бокует (Lydéric Bocquet) из
Университета Клауде-Бернард, в Лионе, Франция, и его коллеги считали
эти различные взаимодействия загадочными феноменами. Почему две
одинаковые сферы, одного и того же размера, формы и из одинакового
материала, создают такие разные эффекты?
Но сейчас Бокует
считает, что его команда нашла ответ на этот вопрос. Он в молекулярном
рассмотрении поверхности сфер – притягивает или отталкивает она воду.
Команда
испытывала шарики из различных материалов, включая алюминий, сталь и
стекло, прежде чем выбрала сферу с поверхностью, которая лучше всего
притягивает воду (гидрофильная поверхность). Оказалось, что это
стеклянный шарик, тщательно начищенный пероксидом водорода, серной
кислотой и спиртом. На этом видео шарик "спокойно" входит в воду.
Затем ученые покрыли этот шарик нано-слоем гидрофобного
(водоотталкивающего) материала, названного силан. Этот слой был лишь в
одну молекулу толщиной. А на этом видео вы можете увидеть сильный всплеск при вхождении шарика в воду.
Причиной
различия является то, что во время столкновения, гидрофобные молекулы
создают воздушную полость, в которой молекулы воды перемещаются,
создавая всплеск. Во втором случае, вода "окутывает" гидрофильные
стенки поверхности, поэтому воздух не попадает и всплеск не происходит.
Открытие
может оказаться полезным для сокращения всплеска, который проявляется
во время высокоскоростных вхождений в воду, например при входе торпеды
из воздуха в воду. Здесь, нано-слой может предотвратить появление
пузырьков на "носу" торпеды.
|
|
