เปียกได้ไง? ไขข้อข้องใจด้วยเลข

ไซน์เดลี - ศาสตราจารย์คณิตศาสตร์อังกฤษไขปริศนา "เปียกได้ไง?" ด้วยสูตรคณิตศาสตร์ เผยเปียกเพราะความสัมพันธ์ระหว่างฟิล์มของเหลวหรือหยดน้ำกับรูปร่างพื้นผิวที่ของเหลวกระทบ ซึ่งความเข้าใจนี้มีความสำคัญต่อการศึกษาเรื่องจำนวน อุตสาหกรรมเคมีและศาสตร์ใหม่ๆ ด้านนาโนเทคโนโลยี

ที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์เคยนำสูตรทางคณิตศาสตร์ซึ่งอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างของเหลวและพื้นผิวที่ถูกทำให้เปียก แต่สูตรต่างๆ เหล่านั้นไม่สามารถอธิบายในสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ทดลองได้ ทั้งยังมีความซับซ้อนและเฉพาะทางมากขึ้น

ล่าสุด ศ.แอนดรูว พาร์รี (Prof.Andrew Parry) จากภาควิชาคณิตศาสตร์เชิงฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยอิมพีเรียล คอลเลจ ลอนดอน (Imperial College London) ได้คิดค้นและทดสอบวิธีใหม่ที่ใช้อธิบายกระบวนการเปียก โดยเขาได้คำนวณความผันผวนในระหว่างหยดของเหลวและพื้นผิวที่สัมผัสของเหลว รวมถึงอากาศที่อยู่เหนือบริเวณนั้น ซึ่งตัวแปรหลังนั้นไม่เคยรวมอยู่ในสูตรทางคณิตศาสตร์ก่อนหน้านี้เลย และเขาได้รายงานการศึกษาใหม่นี้ในวารสารวิชาการฟิสิคัล รีวิว เลตเตอร์ส (Physical Review Letters)

"การอธิบายก่อนหน้านี้ได้ละเลยหรือบิดเบือนอันตรกริยาของตัวแปรเหล่านี้และทำให้ขัดแย้งกับผลการทดลองและการจำลองทางคอมพิวเตอร์ ส่วนสมการใหม่นี้ได้อธิบายปัญหาที่คาใจทั้งหมดในรูปแบบที่สละสลวยอย่างยิ่ง" ศ.พาร์รีผู้ศึกษาเรื่องนี้มาเป็นเวลา 4 ปีกล่าว

การศึกษาเกี่ยวกับการเปียกนี้พุ่งเป้าไปยังกระบวนการที่ของเหลวทำให้พื้นผิวเปียกอย่างสมบูรณ์ อย่างกรณีน้ำหนึ่งแก้วถุกรินลงพื้นผิวของแก้ว เป็นต้น แต่อย่างไรก็ดีตามปกติของเหลวไม่ทำให้พื้นผิวเปียกอย่างสมบูรณ์อยู่แล้ว และหยดน้ำก็สามารถก่อตัวขึ้นบนพื้นผิว อย่างกรณีที่เทน้ำลงบนพื้นที่เคลือบมัน เป็นต้น

นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าหากอุณหภูมิเพิ่มขึ้นหยดน้ำก็จะค่อยๆ แบนลงจนในที่สุดพื้นผิวนั้นก็เปียก ซึ่งเป็นตัวอย่างการเปลี่ยนเฟส แต่ที่จริงแล้วความเข้าใจในการเปลี่ยนไปสู่การเปียกอย่างสมบูรณ์นั้นได้รับการถกเถียงจากนักฟิสิกส์มาเป็นเวลาได้ 25 ปีแล้ว

ทั้งนี้ความเข้าใจในการเปียกเป็นกุญแจสำคัญในการประยุกต์หลายๆ ด้าน ไล่ตั้งแต่การค้นหาน้ำมัน วิธีทำให้ยาฆ่าแมลงจะสะสมอยู่ที่ผิวใบไม้ไปจนถึงกระบวนการพิมพ์หมึกอิงค์เจ็ท (inkjet printing)