Il est bien connu que les liquides épais et visqueux – comme le miel – coulent in addition lentement que les liquides à faible viscosité, comme l’eau. Les chercheurs ont été surpris de constater que ce comportement a basculé sur sa tête lorsque les liquides s’écoulent à travers des capillaires revêtus chimiquement. En effet, grâce à ces tubes spécialement revêtus, les liquides mille fois plus visqueux s’écoulent dix fois as well as vite.




La vitesse à laquelle différents fluides circulent dans les tuyaux est importante pour une massive gamme d’applications: des processus industriels tels que les raffineries de pétrole aux systèmes biologiques comme le cœur humain. Traditionnellement, si vous devez accélérer l’écoulement d’un fluide dans un tuyau, vous augmentez la pression sur celui-ci. Cette technique a cependant ses limites il n’y a que trop de pression que vous pouvez mettre dans un tuyau avant de courir le risque de le faire éclater. Cela est particulièrement vrai pour les tuyaux minces et étroits, comme ceux utilisés en microfluidique pour la creation de médicaments et d’autres produits chimiques complexes, de sorte que les chercheurs étudient s’ils peuvent augmenter la vitesse à laquelle les liquides s’écoulent dans des tubes étroits sans avoir à augmenter la pression.

Dans l’article publié le 16 octobre dans la revue Science Developments, les chercheurs ont découvert qu’en enduisant l’intérieur des tuyaux avec des composés qui repoussent les liquides, ils pouvaient faire couler les liquides visqueux plus rapidement que ceux à faible viscosité.




« Une surface area superhydrophobe est constituée de minuscules bosses qui emprisonnent l’air dans le revêtement, de sorte qu’une gouttelette de liquide qui repose sur la floor repose comme sur un coussin d’air  », explique le professeur Robin Ras, dont l’équipe de recherche du département de physique appliquée de l’Université Aalto a fait une série de découvertes intéressantes dans le domaine des revêtements extrêmement hydrofuges, y compris des content articles récents dans Science and Mother nature.

Les revêtements superhydrophobes eux-mêmes n’accélèrent pas l’écoulement des liquides les furthermore visqueux. Si vous placez une goutte de miel et une goutte d’eau sur une surface area enduite superhydrophobe, puis inclinez la area pour que la gravité fasse bouger les gouttelettes, l’eau à faible viscosité coulera moreover rapidement.

Mais lorsqu’une gouttelette est confinée dans l’un des tubes très étroits utilisés en microfluidique, les choses changent radicalement. Dans ce système, le revêtement superhydrophobe sur les parois du tube crée un petit entrefer entre la paroi interne du tube et l’extérieur de la gouttelette. « Ce que nous avons constaté, c’est que lorsqu’une gouttelette est confinée dans un capillaire superhydrophobe scellé, l’espace d’air autour de la gouttelette est additionally grand pour les liquides as well as visqueux. Cet espace d’air plus grand est ce qui a permis aux fluides visqueux de se déplacer dans le tube additionally rapidement que les moins visqueux lorsqu’ils s’écoulent en raison de la gravité « , explique le Dr Maja Vuckovac, le leading auteur de l’article.

L’ampleur de l’effet est assez importante. Des gouttelettes de glycérol mille fois additionally visqueuses que l’eau s’écoulent à travers le tube in addition de dix fois furthermore vite que les gouttelettes d’eau. Les chercheurs ont filmé les gouttelettes alors qu’elles se déplaçaient dans le tube, en suivant non seulement la vitesse à laquelle le liquide se déplaçait dans le tube, mais aussi la façon dont le liquide s’écoulait à l’intérieur de la gouttelette. Pour les liquides visqueux, le liquide à l’intérieur de la gouttelette ne se déplaçait pratiquement pas, alors qu’un mouvement de mélange rapide était détecté dans les gouttelettes de viscosité inférieure.

« La découverte cruciale est que les liquides moins visqueux ont également réussi à pénétrer un peu dans le coussin d’air entourant les gouttelettes, rendant un espace d’air furthermore mince autour de celles-ci. Cela signifie que l’air sous une gouttelette de faible viscosité dans le tube ne pouvait pas s’écarter aussi rapidement que pour une gouttelette plus visqueuse avec un entrefer plus épais. Avec moins d’air parvenant à passer au-delà des gouttelettes de faible viscosité, celles-ci ont été forcées de se déplacer dans le tube à une vitesse furthermore lente que leurs homologues as well as visqueux « , explique le Dr Matilda Backholm, l’une des chercheurs du projet.

L’équipe a développé un modèle de dynamique des fluides qui peut être utilisé pour prédire remark les gouttelettes se déplaceraient dans des tubes revêtus de différents revêtements superhydrophobes. Ils espèrent que d’autres travaux sur ces systèmes pourraient avoir des applications significatives pour la microfluidique, un sort de approach de génie chimique qui est utilisé pour contrôler précisément les liquides en petites quantités et dans la fabrication de produits chimiques complexes comme les médicaments. En étant capable de prédire remark les revêtements peuvent être utilisés pour modifier l’écoulement de fluide, les revêtements peuvent être utiles pour les ingénieurs développant de nouveaux systèmes microfluidiques.