胶体分散液的定向干燥：利用聚二甲基硅氧烷微流控芯片中的水簇进行水势测量的定量描述

我们开发了一种聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控芯片，用于研究限制在通道内的胶体分散液的定向干燥。对二氧化硅纳米颗粒分散液的测量再次揭示了此类系统普遍观察到的现象学：在短时间内形成多孔固体并在通道中线性生长，随着蒸发速率下降，长时间后生长减缓。固体的生长还伴随着机械应力，这些应力通过固体从通道壁剥离和裂纹形成得以释放。除了这些观察结果，我们还报告了使用亲水性填料在所用 PDMS 配方（Sylgard-184）中的原创测量。当 PDMS 基质与水接触时，水分子聚集在这些亲水位点周围，导致形成微观水簇，其大小取决于水势 $\psi$。在我们的工作中，我们利用这些水簇来估计多孔固体生长时通道内的水势分布。然后，使用一个同时考虑通道内固体剥离的输运模型，我们将这些水势测量与多孔固体的水力渗透率联系起来。这些测量最终使我们能够证明，蒸发速率的减缓是由于多孔固体在临界毛细管压力 $\psi_\text{cap}$ 下被空气/水纳米弯月面侵入所致。