基于几何的铺展液滴模型及其在硅片与可溶胀聚合物刷薄膜上的应用
流体动力学
2020-04-02 v1 软凝聚态物质
摘要
我们研究在液滴形状接近球冠的 regime 下的铺展动力学。后一简化适用于高黏度、直径小于毛细长度的液滴在铺展晚期（黏性阶段）的情形。此外，它适用于液滴在可溶胀聚合物刷上的铺展，其中与基底的复杂相互作用导致极慢的铺展动力学。若毛细数作为接触角的函数（如经验接触角模型所示），球冠几何允许推导出一个封闭的常微分方程（ODE）来描述铺展。后一方法由 de Gennes（Reviews of Modern Physics, 1985）针对小接触角引入。在本工作中，我们将该方法推广到任意接触角。该方法被应用于水-甘油液滴在硅片上铺展以及水滴在 PNIPAm 涂层硅片上铺展的实验数据。发现 ODE 模型能够描述部分润湿情形下的铺展动力学。此外，若接触角与毛细数之间的关系是普适的，该模型可预测球冠形液滴的铺展动力学。
引用
@article{arxiv.2003.04914,
title = {A geometry-based model for spreading drops applied to drops on a silicon wafer and a swellable polymer brush film},
author = {Mathis Fricke and Beatrice Fickel and Maximilian Hartmann and Dirk Gründing and Markus Biesalski and Dieter Bothe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.04914},
year = {2020}
}
备注
20 pages, 16 figures