Autor: ms

Křemíková trampolínka pro kapky vody

11. listopad 2015 13:29

Představte si malé hopsající dětičky na trampolíně? A teď si představte malé kapičky vody jak se úplně stejně odrážejí od povrchu jakéhosi letadla či silnice. Proč by mělo letadlo odrážet kapky vody tak vehementně? Určitě jste slyšeli o nebezpečných námrazách, které mohou způsobit dokonce i pád letadla. A tak se tomu  v letecké dopravě snaží bránit. Jednoho dne profesor Dimos Poulikakos a jeho spolupracovníci v laboratoři termodynamiky studovali právě chování kapky vody na speciálně mikrostrukturovaném křemíkovém povrchu. Když  byl tlak na hodnotě přibližně jedné dvacetiny atmosférického tlaku, kapička se od křemíkového povrchu náhle vymrštila. Kapka vody hopsala s každým výskokem výš a výš (právě jako akrobati na trampolíně). Ale co s takovou kapkou vody, která se vlastně chová dost divně, protože není jasné odkud bere energii, když povrch ale vůbec není pružný?

.

Při podchlazení kapaliny dochází k tzv rekalescenci, dochází k uvolnění latentního tepla, který prudce ohřeje kapku během několika milisekund. To vede k výbušnému odpařovaní a tyto prudké změny vedou k přetlaku mezi kapkou a povrchem, přičemž kapka vystřeluje jako namydlený blesk. Jenže nezáleží jen na kapce, ale hlavně na vlastnostech povrchu. Zjistilo se totiž, že povrch nesmí být příliš hladký, aby se kapka nelepila, ale ani příliš hrubý, protože by se kapka odpařovala příliš rychle. Výzkumníkům se podařilo připravit křemíkový povrch se speciální mikrostrukturou, který připomíná soubory kolonek širokých jen několik mikrometrů.

.

Vědci naznačují, že podobný trampolínový mechanismus může fungovat i jiných materiálů (nejen u křemíku). Jejich obraz budoucnosti slibuje silnice a letadla bez námrazy. Ale je třeba vyřešit ještě pár detailů, např. aby trampolína fungovala i za normálního tlaku.
Tedy, nezbývá nic jiného než se těšit.

.

.

Zdroj: ETH Zurich. (2015, November 4). Trampolining water droplets: Designing ice repellent materials. ScienceDaily. Retrieved November 11, 2015 from www.sciencedaily.com/releases/2015/11/151104133224.htm 

Obrázek: Visualizations: Digit Works / ETH Zurich