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नरम और गोलाकार: शोधकर्ताओं ने ड्रॉप प्रभाव की गतिशीलता का अध्ययन किया

Anonim

अधिकांश भाग के लिए, तरल गतिशीलता शोधकर्ताओं ने फ्लैट कठोर सतहों पर बूंदों को प्रभावित करने के विवरणों को समझने के प्रयासों पर ध्यान केंद्रित किया है; प्रभाव गिरने की गतिशीलता पर घुमावदार, उत्तल या अनुपालन सतहों का प्रभाव अभी भी अपेक्षाकृत अज्ञात है। यह आधुनिक-दिन के अनुप्रयोगों की अत्यधिक प्रासंगिकता के बावजूद है, जैसे कि 3-डी स्याही-जेट मुद्रण और पत्तियों पर कीटनाशकों की डिलीवरी।

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यूनाइटेड किंगडम में तकनीकी भौतिकी के लिवरपूल प्रयोगशाला विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब गोलाकार नरम सतहों पर पानी की बूंदों के प्रभाव की जांच करके इन प्रभावों का विस्तार किया है। वे इस सप्ताह अपने शोध को एआईपी पब्लिशिंग से भौतिकी के फ्लूड्स पत्रिका में प्रस्तुत करते हैं।

पॉलीडिमैथिलसिलोक्सेन (पीडीएमएस) सिलिकॉन इलास्टोमर का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने विभिन्न प्रकार के उत्तल गोलार्द्ध लोचदार सबस्ट्रेट्स का उत्पादन किया। लिवरपूल टीम द्वारा प्रयोगों के विभिन्न सेट आयोजित किए गए थे, जिसमें व्यास अनुपात, बहुलक लोचदार मॉड्यूलस और वेबर संख्या समेत प्रभाव पैरामीटर अलग-अलग थे।

शोध दल के एक सदस्य वोल्फैगो बर्टोला ने कहा, "हमने एक मुलायम सामग्री, एक सिलिकॉन बहुलक लिया, और हम इस सिलिकॉन की नरमता या कठोरता को बदलने में सक्षम थे, इसे विभिन्न तरीकों से तैयार करते थे।"

टीम के विश्लेषण ने उन मात्राओं पर ध्यान केंद्रित किया जो मोर्फ़ोलॉजी, या फैलाने और पीछे हटने, प्रभाव को छोड़ने के प्रभाव, और प्रभाव पैरामीटर को फैलाने और वापस लेने पर प्रभाव डालते हैं। उन्होंने इन घटनाओं में झलक देखने के लिए छवि प्रसंस्करण का उपयोग किया, और फिर विभिन्न बहुलकों को प्रभावित करने वाली पानी की बूंदों के लिए फैलाने वाली कोण श्रृंखला, गीले वक्र लंबाई और गतिशील संपर्क कोणों को मापने के लिए।

एक गोनीमेट्रिक मास्क के आधार पर एक अद्वितीय छवि-प्रसंस्करण तकनीक प्रभाव के दौरान गतिशील संपर्क कोण के माप प्रदान करती है। इस नई तकनीक को ड्रॉप आकार को गोलाकार होने की आवश्यकता नहीं है, या यहां तक ​​कि सममित होने के लिए भी, और यह गतिशील संपर्क कोण को मापने के लिए संभव है।

शोधकर्ताओं ने दर्शाया कि सतह वक्रता प्रभावित बूंद के पीछे हटने को बढ़ाती है। उन्होंने यह निर्धारित किया कि यह सतह वक्रता से प्रेरित ऊर्जा अपव्यय के अंतर के कारण था। यह अपव्यय प्रभाव के दौरान बूंदों के तापमान में वृद्धि का कारण बनता है।

आम तौर पर, प्रभाव पैरामीटर को प्रभाव के दौरान गतिशील संपर्क कोण को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करने के लिए दिखाया गया था। विरूपण ऊर्जा के मात्रात्मक अनुमान से पता चला है कि यह ऊर्जा चिपचिपा अपव्यय के नीचे अच्छी तरह से गिरती है।

अध्ययन के तीन प्रभाव मानकों में से, वेबर संख्या गतिशील संपर्क कोण पर सबसे बड़ा प्रभाव बनाने के लिए दिखाया गया था। अध्ययन की सभी परिस्थितियों में, अन्य प्रभाव पैरामीटर मानों के बावजूद, प्रभाव में वृद्धि वेबर संख्या को गतिशील संपर्क कोण को व्यवस्थित रूप से कम करने के लिए मनाया गया था। वास्तव में, लिवरपूल टीम ने पाया कि प्रसार पर व्यास अनुपात और लोचदार मॉड्यूलस का प्रभाव सीमित है।

सब्सट्रेट के विरूपण के माध्यम से ऊर्जा अपव्यय के लिए खाते में एक सरल ऊर्जा संरक्षण दृष्टिकोण का उपयोग प्रयोगात्मक परिणामों का केवल एक छोटा सा हिस्सा बताता है। समूह ने निर्धारित किया कि यह दृष्टिकोण व्याख्या करने के लिए पर्याप्त नहीं था, विशेष रूप से, अधिकतम प्रसार लंबाई। यह, और अन्य कारक, उत्तल नरम सतहों पर ड्रॉप प्रभाव के संबंध में नए प्रश्न उठाते हैं; हालांकि, इन वैज्ञानिकों की वजह से प्रक्रिया अच्छी तरह से चल रही है।

बर्टोला ने कहा, "एक ऐसा नया क्षेत्र है जिसे खोजा जा सकता है, यह पहला काम है जो मुलायम क्षेत्रों पर प्रभावों के बारे में बात कर रहा है। यह उम्मीद है कि दूसरों को प्रयोगात्मक और संख्यात्मक रूप से दोनों को अधिक विस्तार से अध्ययन करने के लिए प्रोत्साहित किया जाएगा।"

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कहानी स्रोत:

अमेरिकन इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स द्वारा प्रदान की जाने वाली सामग्री। नोट: सामग्री शैली और लंबाई के लिए संपादित किया जा सकता है।


जर्नल संदर्भ :

  1. सिमेंग चेन, वोल्फोंगो बर्टोला। गोलाकार नरम सतहों पर ड्रॉप प्रभावफ्लूड्स के भौतिकी, 2017; 2 9 (8): 082106 डीओआई: 10.1063 / 1.4 996587