Заряженные капли отказались разбрызгиваться при ударе о твердую поверхность
Но только при падении на диэлектрическую подложку
Физики исследовали влияние заряда на разбрызгивание капли при ее столкновении с твердой поверхностью и выяснили, что электрические заряды, окружающие капли, создают силу, которая притягивает выбрасываемый слой жидкости обратно, предотвращая брызги. Ученые подтвердили экспериментальные результаты теоретической моделью, которая связала пороговую скорость разбрызгивания с зарядом капли и диэлектрической проницаемостью поверхности. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Ударяясь о твердую поверхность, капля жидкости может создавать эффектные брызги, поведение которых физики активно изучают. За последнее время ученые разработали несколько теоретических моделей, например, на основе инерционной динамики или неустойчивости Кельвина — Гельмгольца, а также научились бороться с брызгами. При этом подавляющее большинство исследований физики посвятили электрически нейтральным каплям и поверхностям, с которыми они соударяются.
Однако в природе широко распространена и обратная ситуация: например, капли в грозовых облаках или жидкие частицы в процессе струйной печати — в подобных системах капли приобретают случайный заряд, приблизительно равный одному нанокулону. Учитывая масштабы эффекта, электрический потенциал должен существенно влиять на динамику столкновения таких капель с твердой поверхностью.
Кай Ван Цзюань (Zuankai Wang) из Гонконгского политехнического университета совместно со своими коллегами из Германии, Китая и Швейцарии экспериментально исследовали удар заряженных капель о твердую подложку и выяснили, что наличие даже слабого заряда существенно снижает разбрызгивание, а при большой величине заряда практически полностью подавляет этот эффект.