微纳纤维周围边界层流体动力学的原子力显微镜研究

对粒子与周围液体之间直至纳米尺度的流体动力学相互作用的描述至关重要，因为受限液体在许多自然和技术情境中无处不在。在本文中，我们结合三种非传统原子力显微镜来研究微纳圆柱体周围的流体动力学。这些互补方法允许在大量探针尺寸、流体粘度和激励条件下独立测量附加质量和摩擦项。基于探针周围速度场解析描述的理论模型表明，摩擦力依赖于一个唯一参数，即探针半径与粘性边界层厚度之比。我们证明整个实验数据范围可汇集于一条由模型很好重现的主曲线中。这验证了这些AFM模式用于纳米流体动力学定量研究的使用，并为探究简单和复杂流体中直至纳米尺度的其他耗散源开辟了道路。