Международному коллективу ученых под руководством профессора физического факультета МГУ Ольги Виноградовой впервые удалось точно описать поведение жидкости вблизи супергидрофобной поверхности и проверить полученные аналитические выражения в эксперименте. Исследование опубликовано в журнале Soft Matter.
В новой работе благодаря использованию атомно-силового микроскопа ученые смогли не только точно определить длину скольжения, но и проверить аналитические формулы, описывающие поведение жидкости на разных расстояниях от супергидрофобной поверхности.
Использование микроскопа позволило с постоянной скоростью опускать сферическую микрочастицу на супергидрофобную поверхность, погруженную в жидкость. При этом экспериментатор мог одновременно с высокой точностью отслеживать положение сферы в канале, а также измерять силу, действующую на нее со стороны жидкости.
Авторы получили точное теоретическое решение для данного процесса, на основе чего удалось измерить длину скольжения из экспериментальной зависимости гидродинамической силы от высоты над супергидрофобной поверхностью.
Результаты исследования, по мнению авторов, послужат отправной точкой для разработки новых супергидрофобных систем. Ученые, по их словам, получили возможность использовать многие теоретические идеи, полученные ранее. Среди них разделение частиц в супергидрофобных каналах, системы с электроосмотическим течением и многое другое.
В супергидрофобных материалах химическая гидрофобность поверхности сочетается с необычным рельефом (например, бороздками, микроколоннами). В канавках таких текстур оставались пузырьки воздуха, по которым жидкость могла проскальзывать практически без сопротивления, что значительно увеличивало длину скольжения на таких поверхностях.