Воздействие наночастиц на испарение озадачило физиков

Иллюстрация из статьи Zhang et al. AIP Advances 2, 042119 (2012)

Китайские ученые обнаружили, что добавление к силоксановому маслу наночастиц оксида титана резко усиливает скорость его испарения. Препринт работы выложен в архиве Корнельского университета, а ее краткое содержание приводит блог Technology Review.

Необычное влияние наночастиц на испарение масла ученые обнаружили во время исследования свойств электрореологических жидкостей. Они представляют из себя суспензию диэлектрических частиц в непроводящей жидкой фазе. Такие жидкости способны на несколько порядков изменять свою вязкость в ответ на воздействие электрического поля и применяются в различных гидравлических устройствах.

Ученые обнаружили, что образцы суспензий, с которыми они работали, достаточно быстро улетучиваются, хотя в норме силоксановое масло практически не испаряется. Авторы решили установить причины этого явления и исследовали зависимость скорости испарения от размера частиц и их химической природы.

Во-первых, они показали, что увеличение скорости испарения не может объяснятся простым увеличением поверхности жидкости - изменение величин различается на порядки. Кроме того, был найден оптимальный размер частиц, максимально стимулирующий испарение. Более мелкие гранулы еще больше увеличивали поверхность жидкости, но при этом не стимулировали ее испарение.

Во-вторых, ученые обнаружили, что эффект наблюдался только при использовании оксида титана, но не оксида кремния. Причем, наиболее заметно испарение стимулировали наночастицы определенной кристаллической формы оксида титана, которая называется анатаз.

Ученые пока не знают, как именно наночастицы заставляют масло испаряться. Они предложили рабочую гипотезу этого процесса, согласно которой молекулы, находящиеся на поверхности наночастиц, слабее связаны с остальной жидкостью, поэтому их легче оторвать. Соответственно, интенсивность испарения будет зависеть от формы частиц, которая, в свою очередь, определяется их кристаллической структурой.

Обнаруженное явление может иметь множество практических применений. Например, если его удастся воспроизвести для воды, это позволит существенно упростить и удешевить процесс обессоливания.