Aalto-yliopiston tutkijat ovat mitanneet liukkailla vettähylkivillä pinnoilla liikkuvien vesipisaroiden alhaisen, lähes olemattoman kitkan.
Nature Communications -lehdessä julkaistussa artikkelissa tutkijat asettivat magneettisia nanohiukkasia sisältävän vesipisaran vettähylkivälle superhydrofobiselle pinnalle ja havainnoivat pisaran värähtelyä magneettikentässä.
Pisaran värähtelytaajuus pieneni pisaran ja pinnan välisen kitkan vuoksi. Mallintamalla pisaran liikettä saatiin tietoa siihen kohdistuvista kitkavoimista.
Tutkijat havaitsivat jo vuosia sitten, että vesipisarat liukuvat vaivattomasti superhydrofobisilla pinnoilla. Kitkan tarkkaan tutkimiseen sopivia menetelmiä ei kuitenkaan aiemmin ole ollut.
‒ On merkittävää, että liukkauden mittaamiseen käyttämämme menetelmä muuttuu sitä herkemmäksi, mitä alhaisempi kitka on, sanoo tohtori Robin Ras Aalto-yliopistosta. ‒ Lisäksi onnistuimme erottamaan kaksi eri kitkatyyppiä, joista toinen johtuu viskositeetista ja toinen kontaktikulman hystereesistä.
Vettähylkivät superhydrofobiset materiaalit ovat myös itsestäänpuhdistuvia, joten niillä on valtavasti käyttömahdollisuuksia. Ensimmäiset superhydrofobiset pinnoitteet ovat jo markkinoilla, esimerkiksi itsepuhdistuvissa vaatteissa, ja niiden merkityksen odotetaan lisääntyvän eri teknologioissa. Superhydrofobiset pinnat ovat houkuttelevia myös mikrofluidistiikan sovelluksissa, joissa pieniä määriä nesteitä ohjataan mikroskooppisissa kanavissa.
‒ Superhydrofobisten teknologioiden jatkokehittämiseksi on olennaista tietää nesteiden näillä pinnoilla kohtaama kitka. Menetelmämme auttaakin kitkan selvittämisessä, selittää tohtori Jaakko Timonen.
‒ Lisäksi menetelmämme on yhteensopiva tavanomaisten optisten kontaktikulmagoniometrien kanssa ‒ täytyy vain lisätä magneettikentän lähde ja ohjelmisto oskillaatioiden analysoimiseksi. Potentiaalia laajamittaiseen käyttöön on sekä yliopistomaailmassa että teollisuuden tuotekehityksessä.
Tulokset julkaistiin Nature Communications -lehdessä 12.9.2013, otsikolla “Free-decay and resonant methods for investigating the fundamental limit of superhydrophobicity”.
Lisätietoja:
Tohtori Robin Ras
[email protected]
p. 050 432 6633
Tohtori Jaakko Timonen
[email protected]
Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu
Teknillisen fysiikan laitos
Eli mitä voimme päätellä hallitsemattomasti liikkuvasta vadestä ?
Nature Communications -lehdessä julkaistussa artikkelissa tutkijat asettivat magneettisia nanohiukkasia sisältävän vesipisaran vettähylkivälle superhydrofobiselle pinnalle ja havainnoivat pisaran värähtelyä magneettikentässä.
Pisaran värähtelytaajuus pieneni pisaran ja pinnan välisen kitkan vuoksi. Mallintamalla pisaran liikettä saatiin tietoa siihen kohdistuvista kitkavoimista.
Tutkijat havaitsivat jo vuosia sitten, että vesipisarat liukuvat vaivattomasti superhydrofobisilla pinnoilla. Kitkan tarkkaan tutkimiseen sopivia menetelmiä ei kuitenkaan aiemmin ole ollut.
‒ On merkittävää, että liukkauden mittaamiseen käyttämämme menetelmä muuttuu sitä herkemmäksi, mitä alhaisempi kitka on, sanoo tohtori Robin Ras Aalto-yliopistosta. ‒ Lisäksi onnistuimme erottamaan kaksi eri kitkatyyppiä, joista toinen johtuu viskositeetista ja toinen kontaktikulman hystereesistä.
Vettähylkivät superhydrofobiset materiaalit ovat myös itsestäänpuhdistuvia, joten niillä on valtavasti käyttömahdollisuuksia. Ensimmäiset superhydrofobiset pinnoitteet ovat jo markkinoilla, esimerkiksi itsepuhdistuvissa vaatteissa, ja niiden merkityksen odotetaan lisääntyvän eri teknologioissa. Superhydrofobiset pinnat ovat houkuttelevia myös mikrofluidistiikan sovelluksissa, joissa pieniä määriä nesteitä ohjataan mikroskooppisissa kanavissa.
‒ Superhydrofobisten teknologioiden jatkokehittämiseksi on olennaista tietää nesteiden näillä pinnoilla kohtaama kitka. Menetelmämme auttaakin kitkan selvittämisessä, selittää tohtori Jaakko Timonen.
‒ Lisäksi menetelmämme on yhteensopiva tavanomaisten optisten kontaktikulmagoniometrien kanssa ‒ täytyy vain lisätä magneettikentän lähde ja ohjelmisto oskillaatioiden analysoimiseksi. Potentiaalia laajamittaiseen käyttöön on sekä yliopistomaailmassa että teollisuuden tuotekehityksessä.
Tulokset julkaistiin Nature Communications -lehdessä 12.9.2013, otsikolla “Free-decay and resonant methods for investigating the fundamental limit of superhydrophobicity”.
Lisätietoja:
Tohtori Robin Ras
[email protected]
p. 050 432 6633
Tohtori Jaakko Timonen
[email protected]
Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu
Teknillisen fysiikan laitos
Eli mitä voimme päätellä hallitsemattomasti liikkuvasta vadestä ?
Vastaukset 1
Vanhimmat
Normaalielämässä emme mitään.....