| 30 мая 2019 | Нанотехнологии

Ученые заставили капли воды "бегать" по поверхности графена почти со скоростью гоночного автомобиля

Движение и скорость


Не так давно группа исследователей из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH), Иллинойского университета и Технического университета в Дании заставила крошечные капельки воды двигаться по поверхности графена со скоростью до 250 километров в час, в два раза выше скорости бегущего гепарда и немного не дотягивая до скорости гоночного автомобиля. Интересно то, что для движения воды с такой скоростью не требуется никаких насосов, все это достигается за счет формирования "образов" на поверхности графена, которые обеспечивают различные углы контакта воды с поверхностью в передней и задней части движущейся капли.

"Мы получили высокоскоростной транспорт водяных капелек по поверхности графена. Помимо того, что мы имеем возможность управления направлением движения, перемещение капель не требует никаких дополнительных затрат энергии" - пишут исследователи, - "Все это может найти применение в таких областях, как нанопроизводство, целевая доставка лекарственных препаратов и т.п.".

Для создания графенового "шоссе" на его поверхности формируются специальные области. Если вода контактирует с этой областью под одним углом, то поверхность имеет ярко выраженные гидрофобные свойства, при изменении угла контакта свойства поверхности плавно изменяются в сторону гидрофильных. При попадании капли воды, состоящей из 1500 молекул, на такую поверхность, она начинает двигаться и ускоряться за счет разницы в углах контакта с поверхностью в передней и задней части. Отметим, что подобный механизм уже давно используется в природе, за счет его некоторые живые существа и растения с высокой эффективностью собирают и перемещают воду в пределах своего организма.

Во время проведения экспериментов с графеном ученым удалось измерить скорость движения капелек воды, которая составила 100 метров в секунду. Это практически в два раза быстрее скоростей, получаемых при использовании других методов и технологий, почти все из которых требуют дополнительных затрат энергии. Как и ожидалось, меньшие капельки воды движутся по графену быстрей более крупных капель, которые имеют большую инерционность и на них действуют большие силы трения с поверхностью.

На основе полученных экспериментальных данных ученые рассчитали математические законы, которым подчиняется такой принцип движения. При помощи этого математического аппарата были разработаны модели, позволяющие управлять траекторией движения капель воды. А в своих следующих исследованиях ученые попробуют реализовать подобные вещи с использованием других наноматериалов, углеродных нанотрубок, к примеру.




Ключевые слова:
Капля, Вода, Поверхность, Графен, Область, Свойства, Угол, Контакт, Движение, Скорость, Энергия

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Новая система манипулирования каплями жидкости позволит исследовать тысячи ...
  • Ученые создали самые маленькие капли жидкости во Вселенной, которые подчиня ...
  • Ученые обнаружили уникальную форму льда, формирующегося в присутствии графе ...
  • Используя ультразвуковые колебания, ученые заставили капли воды "танцевать ...
  • Создана вычислительная система, использующая капли воды в качестве информац ...




  • 31 мая 2019 16:55
    #1 Написал: Tezarius

    Публикаций: 0
    Комментариев: 11
    100 м/с это 360 км/ч, где-то, что-то потерялось...

    Если честно интересно бы увидеть физику этого процесса движения капли по "образам" на графене
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.