Эксперименты с каплей воды объемом 30 мкл с 1 мМ NaCl на изначально незаряженном тефлоновом кварце без заземления при скольжении. 
(а) Схема экспериментальной установки. 
(b) Профили падения для различных значений длины затвора, (c) скорости падения, (d) динамического продвижения и угла контакта с отходом.
Фото: Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.228201.

От точной струйной печати до четкого зрения через очковые линзы — влияние капель и их движения формирует многочисленные сферы нашей повседневной жизни. Хотя на отпечатках, полученных струйной печатью, капли должны оставаться точно на месте, желательно, чтобы они быстро перемещались по поверхности очковых линз. Таким образом, исследования процессов смачивания играют решающую роль в дальнейшем совершенствовании технологических приложений.

Взаимодействие жидкости с поверхностью зависит не только от свойств поверхности, но и от свойств жидкости. Однако исследовательский проект, начатый в Институте исследования полимеров Макса Планка (MPI-P), в последние годы сосредоточился на другом измерении: электрических зарядах. Они играют решающую роль в сложных процессах смачивания.

«В наших экспериментах мы обнаружили, что капля, скользящая по поверхности, может оставлять за собой след электрических зарядов, который затем влияет на последующие капли », — говорит Ханс-Юрген Батт, директор отдела «Физика и интерфейсы» в Университете США, МПИ-П.

В новой статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, Батт и его коллеги более внимательно рассмотрели влияние этого следа заряда на свойства капель. Если капля скатывается по наклонной пластине, как в проведенном ими эксперименте, капли образуют разные углы с поверхностью пластины на своей передней и задней стороне. Разница между этими двумя углами — так называемый «гистерезис контактного угла» — существенно изменяется из-за присутствия поверхностного заряда.

«Мы работали с разными конфигурациями: один раз, чтобы пластина и капля могли заряжаться, и один раз, чтобы заряжалась только пластина», — говорит Батт, описывая эксперимент. С одной стороны, они смогли показать, что заряды влияют на углы контакта и, следовательно, на поведение смачивания, но также и то, что эффект возникает независимо от того, заряжены ли капли и/или пластина.

Исследования исследователей способствуют целевому использованию зарядов в приложениях для управления поведением капель или уменьшения нежелательных эффектов, возникающих из-за зарядов при биохимическом анализе с использованием микрожидкостей или во время конденсации в теплообменниках.