Группа, возглавляемая Сигурдуром Тороддсеном и его кандидатом наук, обнаружила разрыв пузырьков воздуха, который может поставить под угрозу эффективность покрытий, полученных из капель. студент Кеннет Лэнгли в KAUST.

Изображения первых нескольких микросекунд после попадания капли воды на предметное стекло с покрытием показывают, как микропузырьки образуются в месте первого контакта и срастаются в более крупные пузырьки при распространении капли. Воспроизводится по лицензии Creative Commons Attribution License 3.0 из ссылки 1. Фото: KAUST

Понимание того, что происходит с каплями, когда они падают на твердые поверхности, важно для применений, начиная от обычной окраски распылением до струйных печатных плат. Одна проблема возникает из-за воздушной подушки, которая застряла под каплей во время первоначального контакта. В течение доли секунды этот газ может сжиматься и вызывать отскок капли или ее плохое прилипание к цели.

С камер, которые снимают со скоростью 5 миллионов кадров в секунду, изображения команды показывают, как появляются толстые полосы микропузырьков, когда капли воды ударяются о поверхности, которые находятся всего в нескольких нанометрах от полностью плоских.

«Мы видим, что микропузырьки появляются после того, как капля начинает распространяться, а это не то, что мы ожидали», — говорит Лэнгли. «Скорость, с которой некоторые из этих пузырьков образуются, также удивительна — после зарождения они достигают своего конечного размера за микросекунду или меньше».

Чтобы раскрыть механизм образования микропузырьков, исследователи использовали предметные стекла, покрытые водоотталкивающей пленкой. Их изображения с временным разрешением продемонстрировали, что крошечные пузырьки появлялись, когда предметное стекло покрывалось достаточным количеством слоев, чтобы создавать неровные выступы, похожие по размеру на воздушный карман нанометрового размера.

«Если ваше приложение чувствительно к улавливанию воздуха, например, к органическим светодиодным дисплеям, важно сделать поверхность как можно более гладкой», — говорит Лэнгли.

Образование микро-пузырьков становится более сильным и хаотичным

При увеличении скорости удара слева направо в этой серии изображений образование микро-пузырьков становится более сильным и хаотичным. Масштабные линейки имеют длину 100 микрометров. Воспроизводится по лицензии Creative Commons Attribution License 3.0 из ссылки 1. Фото: KAUST​

Микро-пузырьки появляются на предметных стеклах

Микро-пузырьки появляются на предметных стеклах, покрытых водоотталкивающими (слева) и водоотталкивающими (справа) пленками, если шероховатость поверхности превышает несколько десятков нанометров. Масштабная линейка длиной 100 микрометров. Воспроизводится по лицензии Creative Commons Attribution License 3.0 из ссылки 1. Фото: KAUST

По материалам phys.org