Как капля с наночастицами трескается на стекле экспресс
Капля кофе на столе высыхает и оставляет кольцо — кофейные частицы собираются по краю. Если же в капле плавают заряженные наночастицы, картина становится богаче: осадок трескается, как грязь в пересохшей луже. Физики изучили, как заряд частиц и поверхность, на которой сохнет капля, меняют эти трещины.
В опытах брали два вида наночастиц кремнезёма: одни заряжены отрицательно, другие положительно. Капли с ними сушили на стекле, полистироле и тефлоне — поверхности с разной смачиваемостью. Отрицательно заряженные частицы всегда давали радиальные трещины, расходящиеся от центра, как спицы колеса. Положительно заряженные — ломаные, случайные линии. При высокой концентрации частиц осадок становился толстым и отслаивался от подложки, особенно на стекле, которое хорошо смачивается.
Измерения показали: расстояние между трещинами и их длина меняются с концентрацией частиц по степенному закону — как площадь квадрата растёт с длиной стороны. Это значит, что узор можно предсказать заранее. Такие знания пригодятся в производстве покрытий и печати электроники, где важно, как высыхает чернильная капля с наночастицами.
Если высушить каплю с отрицательно заряженными частицами на тефлоне, трещины получаются особенно ровными — тефлон почти не смачивается, и капля стягивается равномерно.