...swoimi nietypowymi właściwościami, jeśli chodzi o napięcie powierzchniowe. Obserwując jej wysychające na podłożu krople, naukowcy trafili na nowy trop, w jaki sposób walczyć z efektem pierścienia kawowego.
Fot. StockSnap / pixabay.com
Szlachetny trunek został obiektem badań naukowców z Princeton University. Szukali oni rozwiązania problemu tzw. pierścienia kawowego – nierównomiernego parowania cieczy na powierzchni, wskutek czego powstaje niejednolita plama, ciemniejszej na obrzeżach (taka jak choćby ślad po kawie, stąd nazwa).
Efekt ten spowodowany jest tym, że ciecz paruje szybciej na krawędziach plamy niż w jej środku. Aby wyrównać tę różnicę, roztwór migruje w kierunku obrzeży wraz z cząsteczkami, które gromadzą się wówczas na krawędzi plamy, tworząc ciemne miejsca. Jest to zjawisko niekorzystne choćby w drukowaniu 3D czy przemyśle farbiarskim, gdzie utrudnia uzyskanie jednolitej warstwy farby czy lakieru.
Tajemnicza kropla whisky
Wcześniej już odkryto, że mieszanie rozpuszczalników, jak choćby wody i alkoholu, może zmniejszyć efekt pierścienia kawowego, ale tylko w przypadku kropel o rozmiarach poniżej milimetra. Jak jednak widać choćby na zdjęciach wykonanych przez Erniego Buttona – w przypadku whisky nawet duże krople tworzą na powierzchni jednolite plamy.
Zaintrygowani naukowcy wykorzystali fluorescencyjne markery, aby zbadać ruch cieczy w obrębie kropli whisky. Odkryli, że oprócz standardowego ruchu w kierunku krawędzi zaobserwować można również ruch w drugą stronę, który osłabia efekt pierścienia kawowego.
Sekret odkryty
Badacze wyjaśnili to obecnością przypominających tłuszcze cząsteczek, które obniżają napięcie powierzchniowe. Podczas parowania kropli surfaktanty te gromadzą się na krawędzi plamy i tworzą gradient napięcia, który wciąga ciecz z powrotem do środka (jest to tzw. efekt Marangoniego). Polimery pochodzenia roślinnego przylegają natomiast do szkła i pomagają w tunelowaniu cząsteczek do podłoża, gdzie te adherują.
Aby potwierdzić tę teorię, naukowcy zademonstrowali krople whisky nie zawierające surfaktantów oraz polimerów. Tworzyły one niejednorodną plamę, podobnie jak kawa. Uwielbiany trunek może więc przyczynić się do rozwoju współczesnej nauki – poczynione obserwacje będzie można wykorzystać w drukowaniu 3D oraz przy produkcji nowej generacji farb i lakierów.
Źródło: european-coatings.com
