Як зробити так, щоб пористі матеріали швидше сохли

Фізики показують, що форма розділу повітря-вода, пов'язана з капілярністю, впливає на затримку або випаровування води

Вода входить, витікає: такий кругообіг пористого матеріалу. В деяких випадках, як і на ґрунтах, переважно утримувати воду. В інших є кращим економічним та екологічним сенсом швидше висихання пористих матеріалів, наприклад у паперовій промисловості або у виробництві гіпсокартону. Моделювання того, як пористий матеріал утримує воду або висохне, можна вирішити, звузивши фокус до одного пористого каналу; Зараз команда фізиків виявила тонкі основні ефекти. Сюди входить місцева форма інтерфейсу повітря і води, на яку, в свою чергу, впливає фактична форма капілярів. Еммануель Кейта, фізик з університету Париж-Ест, Франція, який також є членом Гарвардського університету, штат Массачусетс, США, та його колеги щойно опублікували ці результати в EPJ E.

Процес сушіння або утримання води зазвичай не можна спостерігати безпосередньо через непрозорість матеріалу. У цьому дослідженні автори спирались на простий скляний канал, який є досить тонким, щоб виявити домінуючі капілярні ефекти - а не лише ефекти, пов’язані з рідиною води, - що змушує воду рухатися вздовж каналу. Використовуючи прямі мікроскопічні зображення, вони спостерігали всю поверхню інтерфейсу повітря-вода по всьому капіляру, яке потім поєднували з надточними вимірами маси та чисельним моделюванням.

Традиційним припущенням було те, що сушіння на поверхні відбувається швидше, оскільки випаровування прогресує з поверхні вниз у глибину матеріалів. Однак такий підхід не враховував капілярний тиск, що викликав рух води в порах. Моделювання цього дослідження показує, що швидкість висихання змінюється залежно від форми поверхні розділу повітря-вода, розташованої поблизу поверхні. Це означає, що незначні зміни умов змочування біля поверхні можуть суттєво змінити швидкість висихання. Таким чином, збільшення часу висихання - або, можливо, можливостей утримання води - можна досягти, контролюючи мікроструктуру пористих матеріалів.