При столкновении горячей или горящей капли с твердой поверхностью образуется тонкий воздушный слой, который не позволяет капле прочно зафиксироваться и приводит к её отскоку. Этот эффект принципиально отличается от классического эффекта Лейденфроста, когда вода, падающая на раскаленную поверхность, скользит по паровой подушке.
Разница температур между каплей и холодной опорой вызывает быстрое охлаждение нижней части капли, в то время как верхняя часть сохраняет высокую температуру. Возникающая внутренней циркуляция, при которой более горячая жидкость направляется от краев к основанию, вытягивает воздух и формирует невидимый барьер, препятствующий полному контакту с поверхностью.
Исследования в журнале Newton проводились с использованием гексадекана – нефтеподобной жидкости, испытываемой в состояниях комнатной температуры, нагретой до 120°C (248°F) и горящего состояния. Эксперименты охватывали поверхности различных типов: гладкие, поцарапанные и обладающие жидкостеотталкивающими свойствами.
При падении капель комнатной температуры наблюдалось их прилипание к любой из испытанных поверхностей. В отличие от этого, нагретые и горящие капли, под влиянием быстро возникающих термических процессов, отскакивали, что подтверждало ключевую роль температуры в формировании воздушной подушки под каплей.
Высокоскоростные и тепловизионные камеры вместе с компьютерным моделированием зафиксировали, что при приближении горячей капли к холодной поверхности её нижняя часть охлаждается быстрее, чем верхняя. Это создает внутренняя циркуляцию, которая направляет горячую жидкость к основанию, втягивая воздух и формируя тонкий невидимый слой, вызывающий эффект отскока.
Pingan Zhu из City University of Hong Kong, Китай, отметил: «Мы начали с очень фундаментального вопроса: что произойдет, когда горящая капля столкнется с твердой поверхностью?» Он добавил: «Понимание того, почему горячие капли отскакивают, — это не просто вопрос любопытства, у этого исследования могут быть реальные практические применения. Наше исследование может помочь защитить воспламеняющиеся материалы, такие как текстиль, от воздействия горящих капель. Локализация огня и замедление его распространения дадут пожарным дополнительное время для тушения».
Использование жидкостеотталкивающих покрытий показало, что на пластиковых поверхностях горящие капли собираются в компактные сферические бусинки, что существенно сокращает площадь контакта с основой и снижает риск деформации и возгорания материала.
Открытия исследования находят применение и в двигателях внутреннего сгорания, где прилипание топливных капель приводит к неэффективному сгоранию и потере энергии. Применение жидкостеотталкивающих покрытий способствует образованию компактных капель, которые сгорают полностью, снижая расход топлива и повышая эффективность работы агрегатов.
Изображение носит иллюстративный характер
Разница температур между каплей и холодной опорой вызывает быстрое охлаждение нижней части капли, в то время как верхняя часть сохраняет высокую температуру. Возникающая внутренней циркуляция, при которой более горячая жидкость направляется от краев к основанию, вытягивает воздух и формирует невидимый барьер, препятствующий полному контакту с поверхностью.
Исследования в журнале Newton проводились с использованием гексадекана – нефтеподобной жидкости, испытываемой в состояниях комнатной температуры, нагретой до 120°C (248°F) и горящего состояния. Эксперименты охватывали поверхности различных типов: гладкие, поцарапанные и обладающие жидкостеотталкивающими свойствами.
При падении капель комнатной температуры наблюдалось их прилипание к любой из испытанных поверхностей. В отличие от этого, нагретые и горящие капли, под влиянием быстро возникающих термических процессов, отскакивали, что подтверждало ключевую роль температуры в формировании воздушной подушки под каплей.
Высокоскоростные и тепловизионные камеры вместе с компьютерным моделированием зафиксировали, что при приближении горячей капли к холодной поверхности её нижняя часть охлаждается быстрее, чем верхняя. Это создает внутренняя циркуляцию, которая направляет горячую жидкость к основанию, втягивая воздух и формируя тонкий невидимый слой, вызывающий эффект отскока.
Pingan Zhu из City University of Hong Kong, Китай, отметил: «Мы начали с очень фундаментального вопроса: что произойдет, когда горящая капля столкнется с твердой поверхностью?» Он добавил: «Понимание того, почему горячие капли отскакивают, — это не просто вопрос любопытства, у этого исследования могут быть реальные практические применения. Наше исследование может помочь защитить воспламеняющиеся материалы, такие как текстиль, от воздействия горящих капель. Локализация огня и замедление его распространения дадут пожарным дополнительное время для тушения».
Использование жидкостеотталкивающих покрытий показало, что на пластиковых поверхностях горящие капли собираются в компактные сферические бусинки, что существенно сокращает площадь контакта с основой и снижает риск деформации и возгорания материала.
Открытия исследования находят применение и в двигателях внутреннего сгорания, где прилипание топливных капель приводит к неэффективному сгоранию и потере энергии. Применение жидкостеотталкивающих покрытий способствует образованию компактных капель, которые сгорают полностью, снижая расход топлива и повышая эффективность работы агрегатов.
