Исследование покрытий по следам от виски на стаканах

Алкоголь часто упоминается как нечто, способствующее вдохновению писателей и художников, но теперь команда исследователей Принстонского университета называет алкоголь тем, что предоставляет ключ к секрету улучшения однородности пленок и покрытий.

Вдохновленные рядом фотографий, демонстрирующих следы виски, оставленные на стенках стакана, группа инженеров поверхностей Принстона начала изучать испарение виски. В частности, команда измерила движение жидкости в испаряющихся каплях ликера.

Согласно краткому обзору исследования, инженеры обнаружили, что комбинация молекул — поверхностно-активных веществ и полимеров — помогает направлять процесс осаждения в виски, приводящий к пространственно однородному осаждению.

Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Фотографии вдохновляют смелое исследование

Многие растворы оставляют неровные пятна на поверхности, когда они сохнут, которые называют «эффектом кофейного кольца», потому что края капли испаряются более быстрыми темпами, чем центр.

По словам инженеров, ранее исследователи обнаружили, что смешивание растворителей, таких как вода и алкоголь, уменьшает эффект кофейного кольца, но только для субмиллиметровых капель.

Однако большие капли виски, кажется, оставляют однородные пятна, как показано фотографом Эрни Баттоном из Феникса. Фотографии исследуют следы, оставленные виски в прозрачном стакане, подсвеченные снизу различными цветами.

Изображения Баттона побудили команду Принстона использовать флуоресцентные маркеры, чтобы отследить уменьшение жидкости в каплях виски. В кратком обзоре разъясняется, что они, по сообщениям, наблюдали внутренний поток, который частично противостоял потоку, направленному наружу от ступенчатой сепарации.

Как это работает

Команда рассуждала, что присутствие жироподобных молекул понизило поверхностное натяжение.

«При испарении капли, поверхностно-активные вещества собираются на краю, создавая градиент напряжения, который тянет жидкость внутрь (так называемый эффект Марангони)», — указывается в кратком обзоре.

Кроме того, команда обнаружила, что полученные заводом полимеры прилипают к стеклу, помогая направлять частицы к основанию, где они прилипают.

Чтобы подтвердить их результаты, исследователи показали, что жидкости, подобные виски, не имеющие полимеров или поверхностно-активных веществ, не оставляли те же самые однородные пятна.

Команда говорит, что касается применений, то исследование может привести к появлению новых покрытий или 3D технологий печати.