Bükülmüş Fiberler Neden Daha Fazla Su Tutar?
Fotoğraf : Su damlacıkları fiberlere çeşitli noktalarda yapışmaktadırlar fakat en büyük damlalar fiberlerin kesiştiği keskin açılara sahip olan bölgelerde birikmektedir. 36 derece bu damlacıkların birikmesi için en iyi açıdır.
Gelecek sefer ağaçların arasında gezindiğinizde, yapraklardan sarkan çiğ damlacıklarına bir göz atın. Eğer selvi ya da ardıç ağaçlarının belirgin çatallı yaprakları üzerindeki nemi görüyorsanız, su damlacıklarının fizik kurallarına karşı geldiğini de göreceksiniz.
Utah Eyalet Üniversitesi, Liège Üniversitesi ve Brigham Young Üniversitesi’nden bir araştırmacı ekibi, yaprak ucunda veya başka bir ince filament üzerinde oluşan büyük damlacıklardan ilham alarak bükülmüş bir fiberin en fazla sıvıyı tuttuğu doğru açıyı bulmuşlardır. Bulguları fizik, kimya ve biyolojiyi kapsayan ve bu alandaki baş dergi olan Royal Society of Soft Matter’da, 15 Mart’ta yayınlanmıştır.
USU’daki Sıçratma Laboratuvarı’nın yaratıcısı baş araştırmacı olan Dr. Tadd Truscott çalışmanın akışkanlar dinamiği alanı için önemli kavramlar ortaya çıkardığını söylemiştir. Dr. Tadd Truscott’a göre ilk olarak bükülmüş fiber üzerinde en fazla sıvıyı tutacak en doğru açıyı belirlemişlerdir. Bu araştırma ilaç üretimi ya da mikro akışkanları kullanan teknolojilerin geliştirilmesini içeren birçok endüstriyel uygulamaya sahiptir. Bu araştırma çorak bölgelerde daha yaygın olmaya başlayan daha verimli sis toplama ağlarının geliştirilmesi için kullanışlı olabilir ya da başka bir açıdan bu araştırmalar daha etkili nem giderici cihaz tasarımları için ilham verebilir.
Truscott bükülmüş fiber konseptini anlatmak için bir örümcek ağı örneğini kullanmaktadır. Su damlacıkları fiber ağlara birçok noktada bağlanmasına rağmen en büyük damlacıklar sivri açıların oluşturduğu arakesitlere birikmektedirler. Büyük bir damlacık için en uygun açı 36 derecedir.
Truscott deneylerden sonra 36 derecelik bir açıya sahip bükülmüş bir fiberin en fazla suyu tuttuğunu eklemiştir. Bu miktarın yatay bir fiber üzerinde asılı kalabilecek su miktarından üç kat daha fazla olduğunu belirtmiştir.
USU’dan Dr. Zhao Pan, Dr. Floriane Weyer ve Liège Üniversitesi’nden Dr.Jeanne Vandewalle ve BYU’dan Dr. William Pitt dahil olmak üzere araştırmacılar özel olarak üretilmiş aygıtlar kullanarak bükülmüş fiber teorisini test etmişlerdir. Dr. Weyer ve Pan rijit dairesel bir çerçevenin bir tarafından diğer tarafına doğru dizili naylon fiberler yerleştirmişlerdir. Sonrasında çerçevenin merkezine daha dar bir fiber bağlayıp orijinal yatay fiberin yukarı doğru çekilmesiyle aşağı ve yukarı yönlerde v şekli elde etmişlerdir. Fiberlerin bağlantı noktalarını değiştirerek bükülmüş fiberin iki yarısı arasında meydana gelen açıyı değiştirebilmişlerdir. Sıvılar bir mikro pipet kullanılarak fiber köşesine uygulanmıştır. Damlacık hacmi damlacık fiberden ayrılana kadar aşamalı olarak arttırılmıştır.
Truscott ve meslektaşları Sıçratma Laboratuvarı’nda yüksek hızlı fotoğraflama kullanarak prosesin bütün aşamalarının fotoğraflarını yakalamışlardır. Daha sonra kamera görüntüleri ve diğer detaylar analiz edilmiş ve USU’dan Zhao Pan tarafından BYU’dan William Pitt’in yardımıyla matematiksel olarak modellenmiştir.
Araştırmacılar doğadaki damlacıklardan ilham alan ilk kişiler değildirler. Antik şair Tu Fu (MS 712-770) “ağır çiğ boncuklar ve damlalar” olarak gözlemlerini kaydetmiştir. Jules Renard, yaklaşık 125 yıl önce örümcek ağı üzerinde birkaç çiğ damlası ve bir elmas nehri şeklinde benzer bir gözlemi kaleme almıştır. Truscott’ göre damlacık çalışması sanat ve bilim arasındaki bağlantıyı ortaya çıkarmaktadır. Truscott bunun laboratuvarlarının en iyi parçası olduğunu ve araştırmacıların farklı kültürlerden bilim adamları olduğunu fakat kendisi de dahil olmak üzere bu araştırmacıların hepsinin sanat ve edebiyat konusunda tutkulu olduklarını belirtmiştir.
Kaynak : sciencedaily.com
