두 액체의 혼합물을 증발시켜 최면 디자인을 만듭니다.

이소프로판올이나 에틸렌 글리콜(그림 참조)과 같이 표면 장력이 서로 다른 액체를 포함하는 물방울은 증발하면서 복잡한 패턴으로 피어납니다.

AP Mouat 외/Physical Review Letters 2020

마리아 테밍

2020년 3월 2일 오전 6시

작은 입자를 포함하는 액체가 증발하면 이러한 액체는 커피 링이나 위스키 거미줄과 같은 지문을 남기는 경우가 많습니다(SN: 10/31/19). 그러나 다른 액체와 혼합된 액체는 고유한 잔류 패턴을 남깁니다.

두 개의 액체를 포함하는 증발하는 물방울은 혼합물의 액체에 따라 손가락 모양의 돌출부 또는 가장자리 주위에 작은 물방울의 사슬이 돋아날 수 있다고 연구원들은 2월 14일 PhysicalReview Letters에 보고했습니다. 연구자들은 소독용 알코올의 구성 요소인 이소프로판올 방울을 에틸렌 글리콜이라는 부동액 성분이나 도데칸이라는 다른 화학 물질과 혼합하여 비디오로 포착했습니다. 다른 증발 유체 혼합물에서도 비슷한 패턴이 나타납니다.

연구원들은 에틸렌 글리콜 오르도데칸과 혼합된 이소프로판올 1마이크로리터 방울을 매끄러운 표면에 떨어뜨렸습니다. 각 방울이 퍼지면서 이소프로판올레바인은 웅덩이가 가장 얇은 가장자리에서 빠르게 증발하여 웅덩이 주변에 에틸렌 글리콜이나 도데칸의 농도가 더 높아졌습니다.

그 팽창된 테두리는 궁극적으로 더 작은 물방울의 고리로 쪼개졌습니다. 에틸렌 글리콜을 함유한 수영장에서는 그 물방울이 바깥쪽으로 늘어나 손가락 모양의 돌출부가 생겼습니다. 도데칸을 함유한 웅덩이에서 물방울은 웅덩이 주위에 구슬 목걸이를 형성했습니다.

웅덩이 가장자리 패턴의 차이는 액체의 서로 다른 표면 장력, 즉 유체 표면의 분자가 서로 얼마나 단단히 달라붙는지에 따라 발생합니다(SN: 12/6/18). 액체는 분자가 서로 더 강한 당기는 힘을 발휘하는 표면 장력이 더 높은 영역으로 흐르는 경향이 있습니다. 공동 저자이자 애틀랜타 에모리 대학의 물리학자인 저스틴 버튼(Justin Burton)은 "줄다리기 전쟁을 생각해 보세요."라고 말했습니다. "한 쪽의 표면 장력이 더 높으면… 한 줄다리기 팀이 다른 쪽 팀보다 더 강해지고 모든 것이 그 방향으로 움직이기 시작합니다."

에틸렌글리콜의 표면 장력은 이소프로판올의 표면 장력보다 약 2.2배 높습니다. 결과적으로, 증발하는 웅덩이의 가장자리 주위에 에틸렌 글리콜이 풍부한 물방울이 수영장 중앙에서 바깥쪽으로 드래그하여 손가락 모양의 돌출부를 형성합니다. 반면에 도데칸은 이소프로판올과 비슷한 표면 장력을 갖습니다. 따라서 도데칸이 포함된 웅덩이 가장자리 주변의 물방울은 그대로 유지됩니다.

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AP Mouat et al. 휘발성 액체 혼합물의 접촉선 역학 및 증착 패턴을 조정합니다. 실제 검토 편지. Vol. 2020년 2월 14일 124. doi:10.1103/PhysRevLett.124.064502.

이전에 Science News의 물리 과학 담당 작가였던 Maria Temming은 Science News Explores의 보조 편집자입니다. 그녀는 물리학과 영어 학사 학위를 갖고 있으며 과학 저술 석사 학위를 갖고 있습니다.

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