Свойства воды зависят от упаковки

Явление не влияет на скорость...

Ученые из Технологического института Джорджии обнаружили, что свойства материала трубопровода влияют на вязкость воды. Правда заметно это только на наноуровне.

Явление не влияет на скорость, с которой вода выливается из бутылки, но на наноуровне в специфических условиях отличия в поведении воды хорошо заметны. Новое исследование показывает, что в наноскопических каналах из стекла вязкость воды может быть вдвое выше, чем в пластиковых каналах. Проще говоря, в наноразмерных стеклянных каналах вода ведет себя, как жидкость густоты кетчупа.

Иллюстрация показывает различную вязкость воды в наноканалах из разных материалов. Вязкость отличается вдвое для стекла и пластика, в то время, как на макроуровне, например в литровой бутылке, мы ничего подобного не наблюдаем

На первый взгляд от этого открытия мало пользы, но на самом деле оно очень важно, особенно в свете распространения нанотехнологий, например микрофлюидных чипов, предназначенных для мгновенной диагностики инфекционных заболеваний. Кроме того, эта информация важна для разработчиков микромеханических систем, сверхточных 3D-принтеров и других устройств, где приходится продавливать жидкости сквозь крохотные отверстия.

Изменение вязкости воды – это еще один пример удивительных явлений на наноуровне. Давно известно, что так называемые гидрофильные материалы притягивают молекулы воды и затрудняют их движение, а гидрофобные наоборот – облегчают. Но на макроуровне это не так хорошо заметно, а вот на наноуровне, когда вода движется слоем всего в несколько молекул, вязкость резко возрастает из-за того, что молекулы воды «налипают» на гидрофильную поверхность и движутся более тесной группой.

Исследователи изучили поведение воды на наноуровне на различных типах поверхности: слюде, оксиде графена, кремнии, алмазоподобном углероде и графите. Слюда, используемая в буровой промышленности, и на наноуровне оказалась наиболее гидрофильным материалом, в то время как графит был самым гидрофобным.

Ученые полагают, что резкий скачок роста вязкости на гидрофильных поверхностях будет наблюдаться и для других жидкостей, не только для воды. Таким образом, разработчикам миниатюрных машин, метаматериалов, наноструктурированных материалов и т.п. следует учитывать этот новый фактор.