Ученые поняли, как смешиваются капли жидкостей

Используя экспериментальную установку, включающую две синхронизированные высокоскоростные камеры (одну, снимающую сбоку, и вторую, смотрящую вверх сквозь предметное стекло), исследователи смогли изучить взаимодействие двух отдельных капель, одна из которых для наглядности была окрашена в синий цвет. На отснятом материале видно, как голубая капля словно накрывает прозрачную каплю, будто одеялом, создавая струю, которая образуется менее чем за 15 миллисекунд (15 тысячных секунды), а поверхностное натяжение предотвращает смешивание. «Учитывая достаточное расстояние между каплями с одинаковым поверхностным натяжением, поверхностная струя оказывается сверху прозрачной капли, — объясняет автор исследования Томас С. Сайкс из Университета Лидса. — Обработка изображений показывает, что эта струя является результатом поверхностного потока, вызванного ударной инерцией и неподвижной линией контакта». Но процесс не всегда протекает одинаково. Поверхностная струя может быть усилена или даже подавлена, в зависимости от поверхностного натяжения. Это пример явления, называемого эффектом Марангони, который влияет на массообмен вдоль границы раздела между двумя жидкостями. Для чего же был нужен столь забавный эксперимент? Понимание динамики жидкости может привести к новым достижениям в области 3D-печати. «Разработанные методы визуализации открыли новые возможности, — объясняет инженер-механик Марк Уилсон из Университета Лидса. — Мы смогли обнажить внутренние потоки, несмотря на динамичность процесса».