科学者たちは、熱いサファイアに落ちる一滴を撮影しました

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ビデオ: Der Krater (Sub: EN, FR, IT, ESP, JPN) 2022, 12月
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熱い表面にエタノールを一滴落とす。

科学者のグループが初めて、高温に加熱された表面に落下する液滴の高速調査を行いました。これにより、高温の材料と接触すると液滴の形状がどのように変化するかを観察することができました。研究結果はジャーナルPhysicalReviewLettersに掲載されています。

科学者たちは、液滴ベースが表面に落下したときの形状の変化を調査しました。その温度は、ライデンフロスト効果の発生に十分です。この場合、液滴と基板の間に絶縁蒸気の非常に薄い層が形成され、液体の沸騰速度が低下します。ライデンフロスト効果が発生する温度は、液体と材料の種類、および落下速度によって異なります。

研究者は、画像を取得するために全反射を使用しました。この方法では、材料の表面と液滴の基部の間の100ナノメートルの層で何が起こっているかを確認できます。科学者たちは材料として、摂氏80度から590度の温度範囲で加熱されたサファイアを選びました。エタノール滴をさまざまな高さからサファイアに落としました。撮影は、Photron FastcamSA-X2高速度カメラを使用して行いました。

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エタノール落下挙動

科学者たちは、液滴が加熱された表面に当たったときの液滴の3種類の挙動を観察しました。摂氏100度から160度までの比較的低い温度では、エタノールの液滴が基板を濡らしました。温度がさらに上昇すると、液体の境界状態になり、大きな液滴の基部にある微細な液滴の一部が蒸気層に浮き始めました。そして最後に、摂氏約200度の温度でライデンフロスト効果が達成されたとき、研究者たちは、液滴の底面が中央に凹面を備えたリングをエッジに形成していることを発見しました。

ライデンフロスト効果は、他の現象にもつながる可能性があります。たとえば、「蒸気パッド」上で浮揚する液滴は、波形の基板上を意図的に移動する能力を示しています。 2010年に実施された調査によると、移動の理由は液滴の下からの蒸気の不均一な流れにあります。

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