Свойства воды зависят от упаковки

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.