Каждый, кому доводилось внимательно всматриваться в поверхность мыльных пузырей, обращал внимание на их завораживающие подвижные узоры. Удивления достойна и их прочность — способность противостоять деформации, а иногда и протыканию тонкими иглами. Но вот французские ученые заинтересовались тем, что происходит при воздействии на тонкую мыльную пленку микроскопического тока жидкости.
Мыло как линза: Управление течениями
На микроскопические токи жидкости мыльная пленка действует так же, как линза – на свет. Возможно, мыльные пленки позволят управлять этими микротоками не хуже, чем оптические инструменты.
С помощью металлической рамки авторы получили пленку около 10 см в поперечнике, и из трубки диаметром менее миллиметра направляли на нее поток мыльной воды, варьируя его скорость, размеры и угол падения. Пленка снова показала себя удивительно прочной: «Какую бы скорость течения, его площадь и угол падения мы ни выбирали, пленка ни разу не порвалась», — говорят исследователи.
Впрочем, заинтересовало их не это. Оказалось, что пленка меняет направление течения жидкости в точности по законам классической оптики, в зависимости от угла падения. По сути, пленку можно рассматривать, как линзу, преломляющую не свет, а течение. Авторы даже установили нечто вроде закона Снелла для этой системы, описывающего «преломление» течения на границе мыльной пленки.
На первый взгляд такие «игры экспериментаторов» могут показаться чистой забавой. Однако современные технологии очень широко используют микротоки жидкостей — вспомним хотя бы струйные принтеры или 3D-принтеры, или производство пластиковых деталей. Однако до сих пор контроль за такими микротоками остается чрезвычайно сложной задачей, а на поздних этапах, после того, как жидкость «выстреливается» из носика устройства, они и вовсе не контролируются. Возможно, в будущем это будет осуществляться именно благодаря мыльным пленкам. Ну а как конкретно такой подход возможно реализовать — вопрос не к ученым, а к инженерам.
По публикации MIT Technology Review / Physics ArXiv Blog