מדענים מסבירים את ההתנהגות יוצאת הדופן של טיפות מים על משטח משומן

במחבת מחוממת ומשומנת טיפת מים רותחת במהירות ונעת מצד לצד הודות לטיוטה של אדים.

טיפת מים "גולשת" בקלות ובמהירות על פני השטח החם של התבנית. התנהגות זו ידועה ונחקרת. זה קשור לאפקט ליידנפרוסט: אם המשטח מחומם מעל נקודת הרתיחה של הנוזל, מיד נוצרת שכבת אדים מתחת לטיפה. הוא מאט את אידוי הטיפה עצמה ומפחית את החיכוך בינה לבין המשטח, ומאפשר לו לנוע לאורכו, כאילו על קרח. מוזר שאפקט ליידנפרוסט מתבטא גם באזור כה רחוק כמו הופעת ארניפורמים - תצורות גיאולוגיות "דמויות עכביש" על מאדים.

אולם אם המחבת מכוסה בשמן, שנקודת הרתיחה שלו גבוהה בהרבה, לא תופיע שכבת אדים. עם זאת, טיפות מחליקות על משטח כזה הרבה יותר קל מאשר על משטח נקי. תצפיות מראות שהמהירות שלהן יכולה להיות פי 10 ואפילו פי 100. השפעה זו הוסברה רק לאחרונה. זה מכוסה במאמר של קריפה וראנאסי ועמיתיו במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) שפורסם ב- Physical Review Letters.

מדענים ערכו תצפיות באמצעות מיקרוסקופ ומצלמת וידאו מהירה המסוגלת לצלם עד 100 אלף פריימים בשנייה. התברר כי בערכים המקבילים של טמפרטורה, צמיגות ועובי של שכבת השומן, השמן יוצר ציפוי דק על הטיפה. נקודת הרתיחה של ציפוי זה גבוהה בהרבה מזו של מים. לכן, כאשר הוא מתחיל להתאדות - בעיקר מהצד התחתון, הקרוב יותר לפני השטח החם - נוצרות בועות קטנטנות מתחת לשכבת השמן.

בליטות לא סדירות מפחיתות את הידבקות הטיפה למשטח. בנוסף, חללים אלה מלאי אדים מעכבים את העברת החום וגם יוצרים אי-הומוגניות בטמפרטורה הגורמות לטיפה לרטוט ולהקל על תנועתה. במקביל, הלחץ בתוך בועות כאלה גדל במהירות עד ששכבת השמן נקרעת. הבריחה החוצה, הקיטור דוחף את הטיפה קדימה בעזרת דחיפת סילון, כמו אוויר שנמלט מבלון מחורר.

המחברים מקווים שהאפקט שהתגלה ימצא יישום במיקרופלואידיקה, ויאפשר להאיץ את תנועת טיפות הנוזל המיקרוסקופיות. רתיחת המים ויצירת בועות אדים מתחילים באזורים מסוימים של הטיפה - מרכזי גרעין. מדענים מאמינים שבקרוב ילמדו לשלוט במיקום המרכזים הללו וכתוצאה מכך יוכלו לשלוט במדויק בתנועת הטיפות הרותחות על פני השמן.