热毛细和溶液毛细:作为微流体载体或反应器的被动和主动滴液gydF4y2Ba

为什么要研究水滴(或气泡)运动?在自然界、工程加工中或在家中可以看到自由、悬挂、悬浮在空气中、无根、聚集、聚结、分解/分裂或扩散的水滴。想想露水,直径在20微米范围内的雾滴,直径可能达到一毫米或多毫米的雨,气溶胶,乳液,胶体等。他们的动作从科学、工程和艺术的角度提供了美和挑战。驱动或自行推进的水滴可以成为自然或人工生物游泳者的有用模型。它们也可以用作中性微流体载体或赋予化学机械(微流体反应器),例如作为化学能到机械能的能量转换器。Drop的活性可以是溶质/表面活性剂(表面活性)分子的释放或吸附的结果,导致内部、外部或界面化学反应,内热或放热。gydF4y2Ba

力量之间的合作或竞争gydF4y2Ba

图1所示。作用于液滴或气泡上的力(外力、热毛细管/FTC、阻力/Fvisco)之间的合作或竞争。值得注意的是,热毛细力可能比电场或光镊产生的力大几个数量级。当合力与液滴运动方向一致时(液滴速度和力矢量平行),我们就得到了一个阻力。在相反的情况下(反平行矢量),力产生推力,因此是自我推进。gydF4y2Ba

最初在等温环境中静止的液滴,有可能由于液滴内部的均匀热源或质量的作用而移动,或者由于化学反应而在液滴表面均匀产生热量。引起液滴轻微运动的扰动将导致液滴表面的温度变化,这是由于液滴与周围流体之间的热传输不均匀,这是由液滴表面外部对流传输的作用引起的。在适当的条件下,由于热毛细应力的作用,液滴将继续向同一方向移动,无限期地保持运动。事实上,对于大多数液体,界面张力随温度的升高而减小。在液滴表面附近,不均匀的界面张力驱动流动(称为马兰戈尼效应),随着液滴内外的运动,表面张力直接增加。gydF4y2Ba

在最低阶近似的水平上,重要的结果是作用在水滴或气泡上的力可以用“通用”公式表示。这很容易确定被动或主动液滴或气泡上的净合力是否导致阻力或推力,并且当所有涉及的力都明确时,从末端,液滴或气泡的沉降速度可以确定(图1)。由于液滴的活动,可以以自推进的形式推进,以及正常或超级阻力/阻力的形式。在这种近似水平上,流动是由粘性力而不是惯性力控制的,然后就会有爬行流动和/或微小物体的流动。然而,尽管粘性阻力是最重要的,但这与载体流体本身只有小粘度是相容的。这就是微流体的领域。gydF4y2Ba

官方manbetx手机版20世纪下半叶,由于空间探索相关设施的出现,对毛细现象的研究,特别是对液滴、气泡和液体桥等系统的静力学和动力学的研究和应用有了很高的发展势头。这是所谓的微重力研究的时代,或者更确切地说,是由低有效重力设施(原则上低至10个)的官方manbetx手机版可用性所驱动的研究gydF4y2Ba6gydF4y2BaggydF4y2Ba地球gydF4y2Ba(发射管和发射塔,探空火箭,用于抛物线飞行的飞机,以及各种空间实验室,包括空间站里的那个)。然后在本世纪末,随着微电子和微机电(MEMS)设备的可用性,同样的流体物理子领域迎来了黄金时期,当然也受到空间探索需求的促进。这些技术对于微流体的非凡发展是不可或缺的。gydF4y2Ba

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2gydF4y2Ba西班牙马德里康普顿斯大学Químicas科学学院Química Física I系gydF4y2Ba
3.gydF4y2Ba西班牙马德里康普顿斯大学Biología学院Matemática应用系gydF4y2Ba

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热毛细和溶液毛细:被动毛细和主动毛细。gydF4y2Ba
梁赞采夫,刘建军,刘建军,刘建军,Guzmán E, Ortega F, López PgydF4y2Ba
Adv胶体界面科学,2017.09gydF4y2Ba

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