UK 
EnglishТипова
Polski💧 Змочування поверхні
Чому крапля розтікається чи збирається у кульку? Рівняння Юнга задає крайовий кут із поверхневих енергій, а шорсткість (Венцель і Кассі–Бакстер) дає супергідрофобний ефект лотоса.
Про цю симуляцію
Цей симулятор обчислює справжнє рівняння Юнга cos θ = (γ_sv − γ_sl) / γ_lv на основі трьох міжфазних натягів, які ви задаєте напряму, а потім малює отриману краплю у формі кругового сегмента з коректною геометрією, що зберігає площу, та анімованими векторними стрілками натягу на лінії контакту. Перемкніться на модель Венцеля (cos θ* = r·cos θ, шорсткість підсилює природну змочуваність) або Кассі-Бакстер (cos θ* = f·(cos θ+1) − 1, повітря затиснуте під краплею), щоб побачити, як текстура поверхні — а не лише хімія — може перевести краплю в супергідрофобний режим «листка лотоса».
🔬 Що показано
Чому вода збирається у краплі на одних поверхнях і розтікається пласко на інших: крайовий кут визначається механічним балансом трьох поверхневих натягів на лінії трьох фаз, і його можна суттєво змінити — без зміни хімії поверхні — додаванням мікрошорсткості.
🎮 Як користуватися
Оберіть пресет матеріалу (скло, сталь, парафін, PTFE, листок лотоса) або перетягніть γ_sv, γ_sl, γ_lv напряму; оберіть текстуру поверхні — гладку, Венцеля або Кассі-Бакстер — і налаштуйте коефіцієнт шорсткості r чи частку твердої фази f; спостерігайте за живим оновленням кута Юнга θ, видимого кута θ* та стану змочування, а гучністю краплі, паузою й скиданням керуйте анімацією.
💡 Чи знали ви?
Знаменитий водовідштовхувальний «ефект лотоса» листка лотоса — не насамперед хімічна властивість: сам восковий шар лише помірно гідрофобний — справжній фокус у мікроскопічній стовпчастій текстурі, що затримує кишені повітря під краплями (стан Кассі-Бакстер), піднімаючи видимий крайовий кут понад 150°.
Часті запитання
Що насправді описує рівняння Юнга?
Це механічний баланс сил на лінії контакту трьох фаз, де зустрічаються тверде тіло, рідина та пара: cos θ = (γ_sv − γ_sl) / γ_lv, де три доданки γ — це поверхневі натяги на межах тверде-пара, тверде-рідина та рідина-пара.
У чому різниця між станами Венцеля і Кассі-Бакстер?
У стані Венцеля рідина повністю проникає в шорсткість поверхні, і шорсткість просто підсилює природну схильність поверхні до змочування (cos θ* = r·cos θ); у стані Кассі-Бакстер рідина лежить поверх затиснутих кишень повітря між елементами поверхні, тож видима змочуваність є зваженим середнім між твердим тілом і повітрям (cos θ* = f·(cos θ+1) − 1).
Чому шорсткість робить гідрофобну поверхню ще більш водовідштовхувальною?
Тому що співвідношення Венцеля й Кассі-Бакстер обидва підсилюють те, що вже властиве гладкій поверхні за кутом Юнга — природно гідрофобна поверхня (θ>90°) стає ще гідрофобнішою за наявності шорсткості, тоді як гідрофільна стає ще змочуванішою, оскільки шорсткість збільшує справжню площу контакту або дозволяє повітрю затримуватись під краплею.
Який крайовий кут вважається супергідрофобним?
Поверхні з видимим крайовим кутом понад приблизно 150° класифікуються як супергідрофобні — краплі збираються майже в ідеальні кулі та скочуються з мінімальним контактом; такий режим досягається на текстурованих матеріалах з низькою поверхневою енергією, як листок лотоса чи інженерні покриття з PTFE.
Чому три кольорові стрілки на лінії контакту вказують у різні напрямки?
Вони представляють три міжфазні натяги, що одночасно тягнуть лінію контакту — γ_lv уздовж поверхні краплі, γ_sv уздовж сухої поверхні твердого тіла та γ_sl уздовж змоченої поверхні твердого тіла — і крапля встановлюється під кутом, за якого ці три сили перебувають у рівновазі.