Letter 工学：自由落下粉体流の破断とクラスター形成の高速追跡 2009年6月25日 Nature 459, 7250 doi: 10.1038/nature08115 液体の細い流れは、通常、表面張力によるプラトー・レイリー不安定性のためにばらばらになり、特徴的な液滴パターンを形成する。最初は均一であった乾燥した粉体流が細切れになり粒のクラスターを形成する場合にも、これと非常によく似たパターンが観察されるが、巨視的粒子の流れに表面張力は存在しないと考えられている。自由落下する粉体流に関する最近の研究では、流れのプロファイルにおける変動が追跡されたが、不安定性の十分な時間発展が観察できなかったため、クラスタリング機構は解明されないままであった。今回我々は、ナノメートルスケールの表面凹凸間のファンデルワールス相互作用と毛管ブリッジの組み合わせに起因する微小なナノニュートンの凝集力によって、クラスター形成が駆動されることを実証する。我々の実験では、共動するフレームで粉体流の高速ビデオ画像化を行い、粉粒表面の特性を制御し、原子間力顕微鏡法を用いて粉粒間の相互作用を測定した。我々が測定した凝集力は、通常の液体の表面張力より5桁小さい等価表面張力に相当する。巨視的粒子でできたこのように凝集性の弱い非熱的クラスターの形状は、熱的に生じた液体ナノジェットの破断によって生じた液滴によく似ていることがわかった。 Full Text PDF 目次へ戻る
