Monašo universiteto vadovaujama tarptautinė tyrimų grupė pirmą kartą atskleidė „kavos žiedų“ susidarymo paslaptį, ištirdama ant jų paviršiaus esančių lašų kontaktinius kampus ir kaip jie džiūsta.
Mokslininkų bendradarbiavimas, kuriame dalyvavo Monasho ir Kembridžo universitetai, sukūrė matematinį modelį, galintį numatyti, kada kavos žiedai pastebimi kietose sferinėse dalelių sistemose.
Monasho universiteto Chemijos inžinerijos katedros BioPRIA (Australijos biologinių išteklių apdorojimo tyrimų instituto) direktorius profesorius Gilas Garnieris paskatino tarptautinę komandą ištirti, ar lakiųjų aerozolių suformuotas raštas yra fizikų reiškinys. Kaip tai buvo daugelio paslaptis metų?
Profesorius Garnier teigė, kad atradimas, kurį sukūrė „BioPRIA“ daktaras Michaelas Hertaegas, gali atverti duris į kraujo diagnostikos areną, ypač norint atrasti anemijos ir kitų kraujo negalavimų gydymą.
Naujas tyrimas atskleidžia „kavos žiedo“ paslaptį ir tai, kaip tai galėtų paskatinti kraujo diagnostikos tyrimus. Kreditas: Monasho universitetas.
Raštas susidaro dažnai džiovinant koloidinius skysčius, tokius kaip pienas, kava, purškiami dažai ir kraujas.
Dažniausiai lašeliuose yra žiedų dispersija, kai skystos dalelės juda į kraštą, džiovinant žinomos kaip kavos žiedas. Šis indėlis yra nepalankus masinės gamybos procesuose ir yra patrauklus pagrindinis statybų, medicinos ir inžinerijos profesijų ekspertas.
Jie padarė išvadą, kad ant šlapio paviršiaus nukritęs kontaktinis kampas lemia kavos kampo paplitimą. Kai lašeliai dedami dideliu kontakto kampu, nėra kavos žiedo.
„Mūsų tyrimai rodo, kad kontaktinis kampas, atsirandantis dėl lašinamosios paviršiaus suspensijos ir kieto kiekio, yra du svarbūs valdymo parametrai gaminant kavos žiedus“, – sakė profesorius Garnier.
Nors anksčiau modeliavimas buvo sėkmingas. Bet mes pirmą kartą parodėme, kad kiekvienam kontaktiniam kampui yra svarbi pradinė koloidinio tūrio dalis, neturinti žiedo formos.
“Iš esmės, kuo mažesnis kontakto kampas, tuo didesnė tikimybė susidurti su žiedo profiliu.”
Kai lašeliai nukrenta ant paviršiaus, jie greitai pasiekia aiškią pusiausvyros padėtį, kurią smulkiems lašeliams galima nustatyti tik pagal kontaktinį kampą ir spindulį.
Garavimo greitis ir masės srauto kitimas ant lašelių paviršiaus priklauso nuo daugelio veiksnių, įskaitant skysčio garų slėgį, lašelių paviršiaus geometriją, taip pat lašelių paviršiaus greitį ir dalinį slėgį.
Džiovinimo eksperimentas buvo atliktas lašinant 6 μL tirpalo ant pagrindo su Eppendorf pipete. Lašeliai palikti džiūti drėgmės ir temperatūros reguliavimo kameroje esant 23 ° C ir 50% santykinei drėgmei.
„Mes parodėme, kad galima numatyti kavos žiedo buvimą ar nebuvimą. Bet tik dalis pradinio suspensijoje esančių dalelių tūrio ir kontakto kampas, kurį sukuria dominanti paviršiaus suspensija “, – sakė dr. Garnier.
„Atlikę šį atradimą, naudodami saują skysčio lašelių, galėjome apskaičiuoti modelį, numatantį kavos žiedo susidarymą kontakto kampu.
“Ši modeliavimo technika ir gautos įžvalgos yra galingi nauji įrankiai gamybos ir diagnostikos metodų optimizavimui.”
Pagrindinė medžiaga: „Kavos žiedų susidarymo prognozavimas džiūvant pakabinamose dalelėse“, Michaelas Hertaegas, Clare Rees-Zimmerman, Rico F. Taboras, Alexander F. South ir Gil Garnier, 2021 m. Vasario 1 d., Koloidų ir ryšių mokslo žurnalas.
DOI: 10.1016 / j.jcis.2021.01.092
Darbą finansavo Australijos mokslinių tyrimų taryba kartu su hemokinezės ir Australijos vyriausybės mokslinių tyrimų mokymo programos stipendijomis.