浸涂法中纤维悬浮液的沉积与取向排列
软凝聚态物质
2023-05-02 v1 流体动力学
摘要
由分散于牛顿流体中的单分散非布朗球形颗粒组成的悬浮液的浸涂, 根据颗粒直径与基底上挟带液膜厚度之比而呈现不同的涂覆状态。特别地, 分散于液体中的稀颗粒仅在液膜厚度超过某一阈值时才被挟带。对于各向异性颗粒, 尤其是纤维, 其最小特征尺寸将控制颗粒的挟带。此外, 可根据基底几何形状控制各向异性颗粒的取向。为验证假设, 我们采用具有不同长径比的非布朗稀纤维悬浮液进行了浸涂实验。我们刻画了基底表面挟带纤维的数量随提拉速度的变化关系, 从而得以估计一个临界毛细数, 低于该值时所有颗粒均留在液槽内。此外, 我们测量了两种不同基底几何形状——平板与圆柱棒——下挟带纤维的角分布。随后我们测量了更浓纤维悬浮液的液膜厚度。纤维在平板与圆柱棒上的挟带主要由其较小特征长度即直径控制。在一阶近似下, 挟带阈值与球形颗粒的情形类似地标度。纤维长度似乎仅对挟带阈值有微小影响。在平板上未观察到非布朗纤维的优先排列, 极薄液膜情形除外; 而当纤维长度与圆柱棒半径之比足够大时, 纤维倾向于沿圆柱棒轴线排列。
引用
@article{arxiv.2305.00899,
title = {Deposition and alignment of fiber suspensions by dip coating},
author = {Deok-Hoon Jeong and Langqi Xing and Michael Ka Ho Lee and Nathan Vani and Alban Sauret},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.00899},
year = {2023}
}