สูตรที่อธิบายการทำให้พื้นผิวเปียก (Wetting)

คุณสงสัยหรือไม่ว่าเวลาที่พื้นผิวเปียกน้ำ มีกลไกอะไรมาอธิบายว่าทำไมบางอย่างเปียกมากเปียกน้อย

รูปร่างของพื้นผิวที่เปียกน้ำ กับหยดน้ำหรือแผ่นน้ำที่อยู่บนพื้นผิวนั้นๆ มีความสัมพัน์กันที่สามารถอธิบายได้ด้วยสูตรทางคณิตศาสตร์ ตามที่ได้ถูกตีพิมพ์ออกมาใน Physical Review Letters

ความเข้าใจในปฏิกิริยาระหว่างของเหลวกับพื้นผิวที่เปียกเป็นสิ่งสำคัญต่ออุตสาหกรรมเคมีและนาโนเทคโนโลยี
สูตรทางคณิตศาสตร์ที่ถูกคิดขึ้นมาก่อนหน้านี้ไม่สอดคล้งอกับสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์พบในการทดลองได้ และสูตรเหล่านี้ก็เริ่มที่จะซับซ้อนมากขึ้นมากขึ้น

ศ. แอนดรูว์ แพรรรี่ ประจำภาควิชาคณิตศาสตร์ วิทยาลัย Imperial College London เป็นผู้ค้นพบสูตรทางคณิตศาสตร์สูตรใหม่ที่อธิบายปรากฎการณ์การทำให้เปียก(wetting) ศ.แพรรี่ได้นำความผันผวนของหยดน้ำที่อยู่ระหว่างพื้นผิวที่รองรับหยดน้ำกับมวลอากาศที่อยู่บนหยดน้ำ มาคำนวณในสูตรนี้ ซึ่งเป็นจุดที่ไม่เคยมีสูตรไหนนำมาใช้ร่วมคำนวณมาก่อน

“การบรรยายปรากฎการณ์การทำให้เปียกที่เคยมีมาก่อนหน้านี้ได้ละเลยสิ่งสำคัญดังกล่าว ทำให้ผลที่ได้จากสูตรผิดเพี้ยนไปจากผลการทดลองและแบบจำลองในคอมพิวเตอร์ แต่สูตรใหม่นี้สามารถอธิบายปรากฎการณ์นี้ได้อย่างงดงาม” ศ.แพรรี่กล่าว

การศึกษาการทำให้เปียกจะเพ่งความสนใจไปที่กระบวนการที่ของเหลวทำให้พื้นผิวเปียกอย่างสมบูรณ์ อย่างเช่น การเทน้ำลงไปบนพื้นผิวที่เป็นแก้ว แต่ของเหลวก็ไม่ได้ทำให้พื้นผิวเปียกทั่วๆสมบูรณ์เสมอไป หยดน้ำอาจจะก่อตัวขึ้น เช่นเมื่อเทน้ำลงบนวัสดุที่เคลือบด้วยขี้ผึ้ง

นักวิทยาศาสตร์รู้ว่า เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น หยดน้ำกลมๆเหล่านี้ก็จะค่อยๆแบนตัวลง จนกระทั่งพื้นผิวเปียกอย่างสมบูรณ์ (ในรูปที่2) ซึ่งเป็นตัวอย่างของการเปลี่ยน phase ที่นักฟิสิกส์ได้หาคำอธิบายมากว่า25ปี (phase มี 3 phase คือ พื้นผิวที่เป็นของแข็ง ของเหลวที่ทำให้เปียก และอากาศ ดังในรูปที่3)

การทำให้เปียกถูกนำไปประยุกต์ใช้ เป็นกุญแจสำคัญของอุตสาหกรรมมากมาย ไม่ว่าจะเป็นการขุดเจาะน้ำมัน เครื่องพิมพ์แบบอิงค์เจท หรือข้ออธิบายการจับตัวบนใบไม้ของยาฆ่าแมลง

ศ.แพรรี่ใช้เวลา4ปีในการคิดสูตรใหม่นี้ และได้ตีพิมพ์ออกมาเพื่อพิสูจน์ว่าสูตรนี้สามารถใช้ได้จริง

ข่าววันที่: 7 เมษายน 2551
แหล่งข่าว: Imperial College London
เวบไซต์:http://www.sciencedaily.com/releases/2008/04/080407092936.htm