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Bild der Woche

Kleine Tröpfchen, große Wirkung

Grün und rot leuchtende Tropfen an einem leicht gebogenen Draht
Bunte Wassertropfen an einem Draht. © Kyoo-Chul Kenneth Park und Leyun Feng, Northwestern University

Wie eine festliche Halskette mit bunten Christbaumkugeln erscheinen die hier abgebildeten Wassertropfen, die an einem speziell gefertigten Draht haften.

Die Tropfen sehen aber nicht nur schön aus, sondern sind Teil einer Studie unter  Leitung von Kyoo-Chul Kenneth Park von der Northwestern University in Illinois. Die Forschung beschäftigt sich mit der Bildung und dem Transport von Tröpfchen auf extrem wasseranziehenden Drähten.

Park und sein Team untersuchten dafür Tröpfchen unterschiedlicher Größe und Viskosität auf Drähten mit verschiedenen Durchmessern, um die optimale Kombination aus Geschwindigkeit und Energie zu finden. Wenn der wasseranziehende Draht geneigt wird, bewegen sich die Tröpfchen und sausen an der Schnur entlang. Überraschend für die Forschenden war die hohe Geschwindigkeit, die entsteht, wenn zwei Wassertröpfchen ineinander gleiten und miteinander verschmelzen. Durch den Zusammenschluss erhöht sich die Geschwindigkeit der Tröpfchen um bis zu 270 Prozent.

Durch das Verständnis des Tröpfchentransports entlang eines Drahts, erklärt Park, kommt sein Team der Optimierung der Fähigkeit näher, Nebel aus der Atmosphäre zu gewinnen. Da Wasserknappheit auf der ganzen Welt zu einem immer größeren Problem wird, haben sich Nebelfänger als kostengünstige und leicht zugängliche Möglichkeit erwiesen, trinkbares Wasser zu sammeln. Sie sind jedoch ineffizient, da die Wassertröpfchen oft durch die Maschen der Auffangblätter entweichen. “Diese Arbeit könnte die theoretische Grundlage für einen neuen Weg zur Entwicklung von 3D-Nebelfängern bilden, die besser sind als herkömmliche 2D-Netze”, so Park.

Auch bei anderer praktischer Anwendung wie der Öl-Wasser-Trennung und der Kontrolle von Schadstoffemissionen aus Industrieanlagen können die neuen Studienergebnisse helfen. Interessant ist auch der biomedizinische Anwendungsbereich für Masken und Filter, die Menschen vor Mikroplastik und virushaltigen Tröpfchen aus der Luft schützen.

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