合作客戶/
拜耳公司 |
同濟大學 |
聯合大學 |
美國保潔 |
美國強生 |
瑞士羅氏 |
相關新聞Info
-
> 界面張力在10-1mN/m的陰離子表面活性劑配比與性能測試
> 農藥助劑對70%吡蟲啉水分散粒劑在小麥葉片上附著性能的影響
> 轉移式微量點膠的基本原理及膠滴的轉移率、鋪展直徑
> 單一表面活性劑在活性劑CMT焊接中的作用機理
> 一體化生物復合乳液研制及在碳酸鹽巖體積加砂壓裂中的應用(三)
> 新型納米材料2-D納米黑卡在油水界面的微觀驅油機理、界面張力測定(三)
> 七葉皂素分子在氣-液、液-液(油-水)、固-液界面上的界面行為研究(二)
> 表面活性素制備、分離純化、溶液表面張力測定及膠束化行為研究(二)
> 篩選常用、經濟且可抑制低階煤煤塵的表面活性劑(三)
> 各類塑料薄膜的表面張力特定范圍一覽
推薦新聞Info
-
> 振蕩頻率、濃度、油相、界面張力對陰離子表面活性劑HABS和PS界面模量的影響(三)
> 振蕩頻率、濃度、油相、界面張力對陰離子表面活性劑HABS和PS界面模量的影響(二)
> 振蕩頻率、濃度、油相、界面張力對陰離子表面活性劑HABS和PS界面模量的影響(一)
> 3種助劑對螺蟲乙酯和聯苯菊酯藥液表面張力、金釵石斛菲盾蚧防治效果的影響(三)
> 3種助劑對螺蟲乙酯和聯苯菊酯藥液表面張力、金釵石斛菲盾蚧防治效果的影響(二)
> 3種助劑對螺蟲乙酯和聯苯菊酯藥液表面張力、金釵石斛菲盾蚧防治效果的影響(一)
> 利用LB膜分析儀技術制備納米環組裝陣列,得到一種具有結構色的材料
> 覆蓋有疏水網的開放管道液體輸運穩定性研究(下)
> 覆蓋有疏水網的開放管道液體輸運穩定性研究(上)
> 水、常溫液態金屬等9種流體對液滴碰撞壁面影響的數值研究(三)
SAW作用下的液膜鋪展實驗:引入活性劑濃度對分離壓和表面張力的影響
來源:物理學報 瀏覽 952 次 發布時間:2024-10-21
液滴或液膜的鋪展過程在電子系統冷卻、鍍膜、噴墨印刷等領域具有廣泛的應用。常用的促進液滴鋪展的手段有施加電場(電潤濕)或磁場,添加表面活性劑或對液膜加熱以引起Marangoni效應。近年來,學者們發現以表面聲波(surface acoustic wave,SAW)形式傳播的MHz級高頻振動可驅使位于固體基底上的完全潤濕液膜鋪展甚至移動,而部分潤濕液膜只有在添加活性劑使其表面張力減小后才可在SAW作用下鋪展。深入研究活性劑對SAW作用下部分潤濕液膜鋪展的影響有助于精準控制液膜運動,進而改進工藝和提高產品質量。
由Friend和Yeo領導的研究組在2011——2015年間對SAW作用下的液滴或液膜鋪展現象進行了一系列研究。2011年,他們通過實驗觀察到在聲波引起的MHz級振動作用下的液滴平衡狀態取決于它所在基底的潤濕性,進一步分析發現聲輻射壓使液滴在垂直方向上變形,而邊界層流驅使接觸線移動及液滴鋪展。2012年,Rezk等發現固著油滴在SAW作用下產生了所謂的“聲潤濕”現象、指進不穩定現象和類孤子波。Rezk等通過另一個實驗發現受SAW作用的硅油液膜的穩定狀態與液膜厚度有關,且在薄膜的鋪展過程中出現了兩次流動方向的轉變。2015年,Manor等推導出了液膜在SAW作用下鋪展的具有普適性的控制方程,并根據該控制方程分析了液膜的鋪展動力。
上述研究對象均是完全潤濕液膜,而之前的研究表明部分潤濕液膜無法在高頻振動作用下鋪展,若振動強度進一步提升則會發生霧化。但Altshuler和Manor發現往水膜添加表面活性劑使其表面張力減小后,水膜可以在SAW作用下進行鋪展。他們的實驗結果表明振動強度一定時,液膜前緣的移動速度和活性劑濃度正相關;提高振動強度可以加快液膜前緣的移動速度,且移動速度隨θ3/We的減小而增大,其中θ表示三相接觸角,We為Weber數。在理論研究方面,Altshuler和Manor考慮毛細力、聲輻射壓、分離壓作用,分別建立了不含活性劑的薄液膜厚度方程和不含活性劑的厚液膜厚度方程,提出用無量綱數θ3/We來闡述控制部分潤濕水膜鋪展的動力學機理。2016年,Altshuler和Manor又通過數值計算求解不含活性劑的薄液膜厚度演化方程,分別探究了部分潤濕薄液膜鋪展過程受聲波引起的漂移流主導和受毛細力、漂移流共同控制及受毛細力主導時的動力學特征。
研究表明,活性劑的存在可以通過兩種途徑影響液膜的流動:首先,活性劑會降低液體的表面張力,因而活性劑濃度分布不均將導致液體由高濃度區(低表面張力)流向低濃度區(高表面張力),即引發Marangoni效應,促使濃度分布趨于均勻,加速液膜變薄;其次,活性劑的特性和濃度將影響分離壓。一般認為,純水中由于水偶極子的吸附作用而使界面帶負電荷,當純水中加入表面活性劑時,活性劑的類型和濃度均會對靜電作用力產生影響,進而影響分離壓。而分離壓是影響超薄液膜去潤濕穩定性的主要因素。
綜上所述,SAW作用下的液膜鋪展實驗已開始涉及表面活性劑的影響,但該領域已有的理論模型尚未將這一影響加以考慮。因此,在已有的SAW驅動液膜流動的模型中引入活性劑濃度對分離壓和表面張力的影響,利用數值模擬研究部分潤濕薄液膜在聲波與毛細力不同相對貢獻度下的鋪展過程,并討論了分離壓和Marangoni效應對鋪展過程的影響。