Pelinciran udara bertukar permukaan kasar yang ideal menjadi permukaan licin yang licin • Alexander Sergeev • Berita Sains mengenai "Unsur" • Fizik

Pelincir udara bertukar permukaan yang sangat kasar ke dalam lancar yang luar biasa

Mikrograf elektron struktur permukaan yang dihasilkan di UCLA (gambar dari www.aip.org)

University of California, Los Angeles (UCLA) telah membangunkan permukaan yang memberikan daya tahan yang sangat rendah terhadap bendalir yang mengalir melaluinya. Benar, sukar untuk mempercayainya, melihat pelepasan permukaan, menyerupai bukit-bukit gunung berbatu yang hebat.

Dengan sendirinya, prinsip yang mendasari reka bentuk tidak asasnya baru. Ia terdiri daripada hakikat bahawa walaupun permukaan halus digilap adalah lebih rendah daripada kualiti kepada antara muka air udara. Oleh itu, jurang udara yang nipis di permukaan pepejal adalah pelincir terbaik. Sesiapa yang memainkan hoki meja, di mana slaid plastik slaid di atas meja kusyen udara, bersetuju.

Untuk mengelilingi permukaan pepejal yang direndam di dalam air dengan sampul udara, para pemaju menjadikannya hidrofobik, iaitu penahan air, dan tertakluk kepada rawatan khusus, mewujudkan sejumlah besar protrussi tajam mikroskopik. Walau bagaimanapun, air dipaksa untuk mematuhi permukaan hidrofobik yang rata, tetapi untuk membocorkan ke dalam gaung sempit di antara rabung dan memaksa udara keluar dari sana, walaupun di bawah tekanan.

Akibatnya, di antara puncak tunjang pada permukaan kekal jurang udara nipis, yang dengan ketara mengurangkan geseran likat di sempadan. Sekiranya air dituangkan ke atas permukaan sedemikian, air itu berfungsi seolah-olah ia menggantung di atas permukaan ini di udara. Dan ia mengalir seolah-olah permukaan padat (di mana kadar aliran cecair berubah menjadi sifar) agak lebih rendah daripada yang sebenarnya. Di dalam tiub kapilari yang sempit dengan "pelinciran udara" yang sama, pengedaran halaju cecair adalah sedemikian rupa sehingga lebar saluran ternyata lebih besar daripada yang sebenar.

Kualiti pelinciran udara dicirikan dengan saiz jarak berkesan permukaan (slip slip). Biasanya, lapisan cecair dengan serta-merta bersebelahan dengan permukaan pepejal tetap bergerak, dan lebih jauh, semakin cepat lapisan bendalir bergerak. Tetapi apabila menggunakan pelinciran udara di antara muka air udara, halaju aliran tidak sifar. Dengan menetapkan vektor halaju aliran pada jarak yang berlainan dari sempadan ini dan meneruskan pembinaan secara mental, adalah mungkin untuk menentukan jarak kedalaman di bawah permukaan di mana halaju aliran berubah menjadi sifar.Dalam kapilari nipis dengan pelinciran, pengedaran halaju akan seakan radiusnya lebih besar daripada hanya dengan nilai ini (Rajah Dari laman web www.aip.org)

Ia adalah magnitud dari saluran yang berkesan ini meluaskan (panjang slip dalam angka) yang digunakan untuk mencirikan kualiti pelincir seperti itu, tanpa mengira kapilari tertentu di mana ia digunakan. Untuk permukaan yang dibuat di University of California di Los Angeles, dinding saluran kelihatan berkurangan sebanyak 20 mikron – ini adalah nilai terbesar yang telah dicapai hari ini. Sekiranya diameter saluran dengan permukaan sedemikian adalah 1 mm, geseran likat di dalamnya akan lebih kurang 11% daripada saluran dengan dinding hidrofilik yang rata. Dalam saluran dengan keratan rentas 0.1 mm, geserannya sudah lebih dari separuh, dan dalam kapilari dengan diameter 10 mikron, rintangan pada aliran bendalir berkurangan dengan susunan magnitud. Dan jika penyelesaian gliserin 30% digunakan bukannya air, penyebaran saluran ternyata menjadi 2.5 kali lebih banyak.

Permukaan dengan geseran likat ultra-rendah dapat menemui banyak aplikasi dalam teknik ini, apabila diperlukan untuk mengurangi upaya untuk memompa cairan dalam jumlah besar melalui kapiler tipis, misalnya, dalam sistem penyejukan cair.Laporan di laman web Institut Fizik Amerika (AIP) juga menyebut kemungkinan menggunakan salutan sedemikian untuk mengurangkan rintangan pergerakan torpedo dan kapal selam, tetapi idea ini kelihatan agak diragukan, kerana dalam hal ini lebar saluran cenderung tidak terbatas dan kesan penggunaan salutan nano harus dekat kepada sifar.

Alexander Sergeev

Sumber: Chang-Hwan Choi, Chang-Jin Kim. Slurry Cecair Lebih Surface Superhydrophobic Nanoengineered Fiz. Wahyu Lett. 96, 16.02.2006.


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: