基于自由表面主动作用的咖啡环沉积替代机制
流体动力学
2016-12-14 v2 生物物理
摘要
当胶体固着液滴在基底上干燥时，其中悬浮的颗粒通常沉积成环状图案。这种现象通常被称为“咖啡环”效应。关于为何会发生这种情况的一种范式是，溶质被液滴内部由表面蒸发诱导的流动输送到钉扎的接触线。从这个角度来看，液-气界面在形成沉积图案中的作用被最小化了。在此，我们提出了一种咖啡环沉积的替代机制。它基于液滴内的体流将颗粒输送到界面，在那里它们被后退的自由表面捕获，随后沿界面输运，直到沉积在接触线附近。界面在蒸发过程中捕获溶质的观点得到了液滴内流场平流颗粒的拉格朗日追踪的支持。我们将颗粒的界面吸附和输运建模为环形坐标中的一维平流-生成过程，并表明该理论再现了环状沉积。使用该模型，研究了亲水和疏水表面上的沉积图案，其中蒸发被建模为在表面上扩散或均匀。
引用
@article{arxiv.0906.3878,
title = {Alternative mechanism for coffee-ring deposition based on active role of free surface},
author = {Saeed Jafari Kang and Vahid Vandadi and James D. Felske and Hassan Masoud},
journal= {arXiv preprint arXiv:0906.3878},
year = {2016}
}