柔性基底上多个蒸发液滴相互作用的动力学

本文从理论上研究了置于柔软粘弹性固体基底上的两个薄挥发性液滴系统相互作用的动力学。所建立的模型充分考虑了蒸发冷却效应以及由所诱发温度梯度产生的 Marangoni 应力，同时考虑了气相组成及液滴周围大气中蒸气扩散的影响。利用润滑理论框架，我们推导了液滴轮廓与弹性固体位移的演化方程，并与气相中蒸气浓度的 Laplace 方程联立求解。采用分离压/前驱膜方法来描述接触线运动。演化方程使用有限元方法进行数值求解，我们给出了详尽的参数分析以研究影响液滴相互作用动力学的物理属性与机制。结果表明液滴通过柔软基底和气相发生相互作用。在无热毛细现象的情况下，由两个液滴间因蒸气浓度升高导致的非均匀蒸发与弹性毛细现象的共同作用决定了液滴间相互作用是吸引还是排斥。Marangoni 应力在干燥过程早期抑制液滴吸引并导致更长的液滴寿命。对于中等刚度的基底，发现了蒸发后期自发对称性破缺的出现。通过构建详细的动态 regime 地图，探索了这一复杂系统的丰富动力学。