Физики описали не касающиеся поверхности жидкие колеса

Ученые обнаружили вращение и самопроизвольное движение капель во время наблюдения эффекта Лейденфроста — удержания капель от быстрого вскипания при контакте с перегретой поверхностью. Авторы назвали открытие «колесами Лейденфроста». Результаты опубликованы в журнале Nature Physics.

Если поместить капли жидкости на поверхность, нагретую заметно выше температуры кипения данной жидкости, то между ней и каплями возникает слой пара, который препятствует быстрому испарению. Это явление называется эффектом Лейденфроста. Его можно заметить и в быту, если брызнуть водой на долго стоящую на плите сковородку. Исследователи уже научились управлять движением капель при помощи данного феномена, создавая поверхности специальной формы, которые даже могут заставлять капли двигаться вверх, так как на такой «воздушной подушке» капли перемещаются почти без сопротивления.

В новой работе физики исследуют эффект Лейденфроста в ситуации отсутствия внешних воздействий на капли и полной симметрии поверхности. Ученые отмечали, что в таком случае капли все равно не находятся в покое, но считали это связанным с небольшими движениями воздуха или гравитацией. Авторы нового исследования показали, что необходимо учитывать еще одну силу. Оказалось, что жидкость внутри капель начинает интенсивность двигаться, но при достаточно большом размере эти течения сбалансированы. Однако при уменьшении размера капель, внутри них может образоваться единый поток, который приведет к нарушению симметрии и заставит капли двигаться.

Авторы отмечают, что капли становятся несимметричными и наклоняются в сторону движения, из-за чего они не останавливаются вплоть до полного испарения. Также физики обратили внимание, что обычно они двигаются в сторону областей с меньшей температурой поверхности, что потенциально можно использовать для контроля над перемещением частей новых самодвижущихся систем.