Kształt rozdziela substancje

fot. Pixabay

Naukowcy Institute of Industrial Science Uniwersytetu w Tokyo (IIS) opisali nowy model, który obrazuje, w jaki sposób topologia porowatego materiału wpływa na rozdzielanie faz mieszanek dwuskładnikowych. Wykorzystuje on pole gęstości porowatej struktury i pole kompozycji dwuskładnikowej mieszanki, aby pokazać, że topologia ma bardzo różne efekty w rozdzielaniu faz, w zależności od tego, czy porowata struktura jest przypadkowa i czy jest dwu- czy trójwymiarowa.

Profesor Hajime Tanaka, który kierował badaniem, wyjaśnia, że rozdzielanie faz mieszanek dwuskładnikowych zależy od dwóch czynników. "Rozdzielenie faz, zwilżalność powierzchni i struktura geometryczna porów są ze sobą wzajemnie powiązane, struktura zależy od wielkości i topologii".

Zrozumienie tego wpływu ma zastosowanie w wielu różnych dziedzinach, w tym w akumulatorach, diagnostyce medycznej i ekstrakcji oleju.

W poprzednich badaniach zakładano, że pory są zbliżone kształtem do prostych cylindrów, ale okazało się, że tak naprawdę mają losowy kształt, co komplikuje separację. W celu zrozumienia tego wpływu, naukowcy opracowali nowy model pola fazowego, który pozwolił im zaobserwować jak zachodzi rozdział dwóch substancji przy udziale porowatego materiału o różnym poziomie zwilżalności i topologii 2D lub 3D. Dzięki tym badaniom okazało się, że tylko te o wymiarze 3D mogą być dwukierunkowe.

Wniosek ten prowadzi do unikalnych konformacji w strukturach 3D, które Shimizu nazywa "strukturami podwójnej sieci". Rezultatem jest inna kinetyka w rozdzielaniu faz z powodu różnych topologii struktury porów.

(KB)