Физики создали модель капель для разработки водоотталкивающей одежды

Журнал Nature Physics опубликовал статью о физике линейного натяжения капель жидкости. Исследование открывает путь к созданию спортивной одежды и дождевиков с более эффективными водоотталкивающими свойствами.

Команда ученых из Университета штата Северная Каролина изучила поведение капель в системе из трех фаз: газа, жидкости и твердого тела. Линейное натяжение — сила, возникающая в точке контакта капли, воздуха и ткани. Это менее известное явление по сравнению с обычным поверхностным натяжением, которое позволяет насекомым ходить по воде. Но именно линейное натяжение определяет, впитается ли капля или останется на поверхности.

Для спортивной одежды критически важна способность управлять влагой. Ткань должна сначала впитать пот с кожи, затем вывести его наружу и дать испариться. Это обеспечивает комфорт во время тренировок. Защитная одежда для химических производств работает наоборот — блокирует проникновение опасных жидкостей к телу.

Создание качественного дождевика — это не только выбор материала, но и математика. Нужно рассчитать, как геометрия капли влияет на ее поведение на поверхности ткани. Математическое моделирование позволяет предсказать, при каких условиях капля скатится, а при каких начнет впитываться. Без точной модели разработчики действуют методом проб и ошибок, не понимая фундаментальных причин.

Профессор Уоррен Джаспер обобщил имеющиеся знания о неподвижных каплях и описал методы для дальнейших исследований. Его работа поможет текстильной промышленности создавать ткани с заданными свойствами. Это касается не только одежды, но и энергоэффективных процессов окрашивания. Результаты исследования позволят сократить количество экспериментов и ускорить разработку новых материалов.