Капли соли отрастили себе ножки и убежали от физиков. Все благодаря открытию поверхностей, которые совсем не смачиваются водой

Физики из Массачусетского технологического института (МТИ) обнаружили, что капли насыщенного раствора соли во время испарения способны подниматься над поверхностью на внезапно отрастающих «ножках» — и даже двигаться вдоль нее с их помощью. Видео с изображением этого необычного процесса, сделанное Самантой Макбрайд и ее коллегами, стало победителем конкурса роликов в области физики жидкостей и получило награду Милтона ван Дайка.

Секрет странного поведения капель заключается прежде всего в свойствах самой поверхности — она совсем не смачивается водой, то есть относится к классу супергидрофобных. Такие поверхности хорошо известны, их особенно интенсивно изучают в последнее десятилетие в связи с возможностью применения в холодильной технике, оптике и других инженерных задачах. Супергидрофобные материалы не только покрыты молекулами, которые слабо взаимодействуют с водой, но и имеют специальную текстуру, которая минимизирует контакт между жидкостью и подложкой.

На вопрос о том, как же каплям удается отращивать «ножки», физики отвечают довольно просто. Дело в том, что на первой стадии процесса капля на водоотталкивающей поверхности быстро покрывается броней из кристаллической соли. В результате поверхность, доступная для испарения, резко сокращается — остаются только места контакта между жидкостью и подложкой. Именно здесь появляются те самые «ножки». На самом деле это капилляры, стенки которых образуются за счет роста новых кристаллов. В результате этой кристаллизации основная солевая «скорлупа» и поднимается над поверхностью.

Физики называют продукты открытого ими процесса «кристаллическими зверьками» (Crystal Critters). Интересно, что варьируя концентрацию соли и температуру поверхности ученым удалось управлять тем, какими в результате выходят «зверьки»: эти параметры влияют на количество возникающих капилляров и их форму.

Другими обладателями премии Милтона ван Дайка стали в этом году физики из Сорбонны ­— ученые под руководством Гильома Дюре, которые засняли прыжки капель на водоотталкивающих поверхностях сложной формы. Им удалось заснять формирование водяных бубликов-торов и процесс их разрушения.

Третий приз получили создатели цветов из наночастиц — подобные структуры, как показали физики, могут появляться на обычных (не гидрофобных) поверхностях, если вместо раствора соли используется коллоидный раствор, то есть взвесь частиц.