Oleh: Kamilia binti Alias
Suntingan: Shahrul Kadri Ayop
Titisan cat boleh mengecut lalu hilang jika gelongsorannya cukup laju merentasi bahagian bawah suatu permukaan sapuan cat.
Kamilia binti Alias ialah pensyarah Fizik di Kolej Matrikulasi Perak dan sedang melanjutkan pengajian Sarjana Pendidikan Fizik di Universiti Pendidikan Sultan Idris. Makalah ini diolah daripada Christine Middleton (2021). “Tilted Surfaces Prevent Paint Drips.” Physics Today (DOI:10.1063/PT.6.1.20210824a)
Bayangkan anda mengecat satu bilik di dalam rumah anda termasuklah menyapukan lapisan cat yang tebal pada siling bilik. Selain salutan cat itu membentuk lapisan cat yang seragam, mungkin terdapat pembentukan titisan-titisan berbentuk loket yang kelihatan tergantung pada siling tersebut. Apabila titisan loket itu menjadi cukup besar, ia akan jatuh ke lantai atau terkena pada tubuh kita.
Titisan loket yang tergantung pada permukaan mendatar boleh terbentuk dengan cepat apabila cat disapukan merentasi permukaan. Selagi cat belum mengering, ia masih bersifat bendalir. Jika permukaan tersebut dicondongkan, titisan loket akan bergerak lebih cepat lalu kembang membesar, bukan? Ternyata bukan itu yang selalu berlaku. Satu kajian baharu oleh Etienne Jambon-Puillet dan rakan sepasukannya di Universiti Princeton mendapati jika titisan itu melangkaui sudut kecondongan genting tertentu, titisan itu akan menggelongsor dan mengecut, lalu menghilang.
Dalam ujikaji mereka, para penyelidik menyapu minyak silikon pada bahagian bawah satu substrat kaca. Pada ketebalan sekitar 100 µm, lapisan minyak adalah cukup nipis sehinggakan titisan-titisan tidak akan terbentuk secara spontan. Seterusnya, para penyelidik menambahkan beberapa titisan tunggal selebar beberapa milimeter dengan menggunakan mikropipet. Rajah 1 menunjukkan evolusi dua titisan dari masa ke semasa (dari kiri ke kanan). Titisan pada sudut kecondongan, 𝛼, iaitu pada sudut 0.9o (Rajah 1 atas) akan kembang membesar daripada ketinggian asal yang ditunjukkan oleh garis putus-putus. Namun begitu, titisan akan mengecut pada sudut kecondongan, 𝛼 = 3.4o (Rajah 1 bawah). Sudut genting yang memisahkan kedua-dua keadaan evolusi titisan ini adalah sekitar 2o.
Jambon-Puillet dan rakan sepasukannya beralih kepada beberapa simulasi bagi membantu mereka memahami fenomena luar biasa tersebut. Dengan merujuk kepada Rajah 2, mereka mendapati terdapat dua keadaan yang bergantung kepada ketebalan relatif filem di bahagian depan titisan, ho dan di bahagian belakang titisan, hw. Semasa titisan loket menggelongsor pada permukaan, ia akan menyerap bendalir di bahagian pinggir hadapannya dan meninggalkan bendalir melalui pinggir belakangnya. Kadar perubahan isipadu titisan bergantung kepada perbezaan antara ketebalan filem, Δh = ho – hw . Untuk kecondongan 𝛼 yang kecil, hw secara amnya kurang daripada ho lalu mengakibatkan titisan membesar. Tetapi jika kecondongan 𝛼 lebih besar daripada 2o, hw menjadi lebih besar daripada ho. Dalam keadaan ini, titisan yang bergerak pantas akan meninggalkan lebih banyak bendalir di belakangnya sehinggakan ia mengecut lalu menghilang.
Rajah 2 Kadar perubahan isipadu titisan
Fenomena pembentukan titisan-titisan cat ini bukan sahaja menjadi perhatian kepada para pengecat rumah, malah kepada industri percetakan dan saput tipis. Kemasan cat pada permukaan mendatar akan lebih baik dan seragam sekiranya dicondongkan pada sudut tertentu supaya sapuan lebih sempurna dan kemas.
Daftar Istilah
Titisan loket – pendant drops
Bendalir – fluid
Senget – tilt
Sudut kecondongan genting – critical tilt angle
Sudut genting – critical angle
Mengecut – shrink
Minyak silikon – silicone oil
Substrat kaca – glass substrate
Mikropipet – micropipette
Inclination – kecondongan
Titisan cat – paint drop
