Міжнародна група дослідників з Індії та Канади провела моделювання поведінки крапель на поверхнях з різною змочуваністю. Виявилося, що за певних умов, краплі можуть мимовільно підніматися вгору по сходах з матеріалів з такими поверхнями. Дослідження опубліковано в журналі.
Деякі поверхні змушують краплі розтікатися, тоді як на інших краплі залишаються сферичними. Ця різниця в поведінці обумовлена різною змочуваністю поверхонь. Змочуваність залежить від того, як співвідносяться сили взаємодії частинок рідини між собою і з частинками поверхні.
Дослідники вирішили використовувати цю властивість для того, щоб змусити краплі не стікати вниз під дією сили тяжкості, а навпаки підніматися вгору. Для цього вони змоделювали каскад сходинок з градієнтом змочуваності. Перша сходинка мала низьку змочуваність, тобто слабо притягувала воду. У кожної наступної сходинки змочуваність була трохи вище попередньої. Крапля була ширшою, ніж довжина сходів, тому її передня частина знаходилася на більш гідрофільній поверхні і через це утворювала менший кут змочування.
З'ясувалося, що через різницю в кутках змочування в краплі відбувається циркуляція молекул. У місці контакту краплі з кордоном сходинок молекули спрямовуються вперед і змушують її підніматися вгору.
Вчені змінювали умови моделювання, такі як розмір крапель, різницю у висоті сходинок, і градієнт смочуваності, і вивели деякі закономірності. Виявилося, що чим більший розмір краплі, тим краще вона підіймається на щаблі. Більший градієнт смочуваності і більш пологі «сходи» також збільшували ефективність. Зараз вчені працюють над підготовкою до експериментальної перевірки розробленої ними моделі.
Один із способів створення поверхонь з різною змочуваністю нещодавно знайшли американські хіміки. Вони створювали графенові структури з полімеру за допомогою лазера, а їх змочуваність регулювалася за допомогою додавання в технологічний процес різних газів. А інженери з Intel створили на основі супергідрофобної поверхні прототип системи охолодження, в якій для відведення тепла використовуються стрибаючі краплі.