物理学家惊讶地发现，蜂蜜流的厚液比在特殊涂层管中的水更快

时间：2021-10-27 10:52:08 来源：

在疏水表面上的蜂蜜滴。

在特殊涂层管中，液体越粘，流动越快。

众所周知，厚粘稠的液体 - 就像蜂蜜 - 流量比低粘度液体更慢，如水。当液体通过化学涂层的毛细血管流动时，研究人员惊讶地发现这种行为在头部上翻转。事实上，通过这些特殊涂层的管，液体千倍的粘稠流量速度更快。

不同流体流过管的速度对于大量应用是重要的：从诸如石油炼油厂等工业过程中的生物系统，如人的心脏。传统上，如果您需要通过管道更快地使流体流量更快，可以提高压力。然而，这种技术有其限制;在冒着爆破它的风险之前，你只能放入管道上。这对于薄型和窄管尤其如此，如用于生产药物和其他复杂化学品的微流体中使用的薄管，所以研究人员正在调查，如果它们可以提高液体流过窄管的速度而无需增加压力。

本文在2020年10月16日发布的科学进步期刊中，研究人员发现，通过将管道的内部用填充液体的化合物涂覆，它们可以使粘性液体比具有低粘度的液体流动。

超疏水表面由微小的凸块组成，捕获涂层内的空气，使得表面上距离表面上的液滴似乎在空气的垫子上散布，解释了Robin RAS教授，其Aalto大学应用物理学部的研究团队已经取得了在极其防水涂料面积的一系列有趣的发现，包括科学和自然中的最近论文。

超疏水涂层本身不会加速更粘稠的液体的流动。如果你在超疏水涂层表面上放下一滴蜂蜜和一滴水，然后倾斜表面使得重力使液滴移动，低粘度水将更快地流动。

在超疏水涂层管中的蜂蜜滴。

但是当液滴限制在微流体中使用的非常窄的管中时，事情会急剧变化。在该系统中，管壁上的超疏水涂层在管的内壁和液滴的外部之间产生小的气隙。“我们发现的是，当液滴限制在密封的超疏水毛细血管上时，液滴周围的气隙对于更多粘性液体较大。这张纸纸第一作者Maja Vuckovac博士说，这种较大的气隙是粘性流体比粘性粘度更快地移动管。“Maja Vuckovac博士说。

效果的大小相当大。甘油液滴一千次粘稠比水流通过管的速度超过水滴的速度快十倍。研究人员在穿过管子时拍摄了液滴，不仅跟踪液体移动通过管的速度有多快，而且还如何如何流动在液滴内部流动的液体。对于粘性液体，液滴内的液体难以绕过，而在较低粘度液滴中检测到快速混合运动。

“至关重要的发现是，较低粘性的液体也设法渗透到液体周围的气垫中，呈现较薄的气隙。这意味着管中低粘度液滴下方的空气不能像具有较厚气隙的更快的粘性液滴速度移动。随着空气较少，挤压经过低粘度液滴，这些速度越来越慢地向下移动，比其更粘度的对应物更慢的速度，“该项目的研究人员博士解释说明。

该团队开发了一种流体动力学模型，可用于预测液滴如何在涂有不同超疏水涂层的管中移动。他们希望进一步研究这些系统可以对微流体具有重要应用，一种化学工程技术，用于精确控制少量的液体和制造诸如药物的复杂化学品。通过能够预测涂层如何用于改变流体流动，涂层可能有助于开发新的微流体系统的工程师。

参考：Maja Vuckovac，Matilda Backholm，Jaakko V.I.Timonen和Robin H. A. Ras，2020年10月16日，Spaakko V.I.Timonen和Robin H.A.RAS，Specials，Maja Vuckovac，Matonda Vuckhovac，Mimonen和Robin H. A.Doi：
10.1126 / sciadv.aba5197

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