基于润滑表面上微液滴迁移性的增强水成核与生长
流体动力学
2021-11-02 v3 应用物理
摘要
润滑 infused 表面（LISs）因较低的成核自由能垒与高液滴迁移性，可促进稳定的滴状冷凝并提升传热速率。油表面的形貌差异使水微液滴长距离自发推进，持续重分布油膜并可能刷新表面以供重新成核。利用高速显微术，我们揭示在 LISs 上水冷凝过程中，最小可见液滴（直径约 1um，定性代表成核）因较小热活化势垒主要出现于贫油区。考虑到微液滴（< 10um）显著传热性能与微液滴运动的瞬态特征，我们在宽过冷温度范围内比较了具不同黏度油品的 LISs 与固体疏水表面的表观成核速率密度与水收集速率。通常，最低润滑黏度导致最高成核速率密度。我们表征了微液滴运动的长度与频率，并将成核增强主要归因于更高的液滴迁移性与表面刷新频率。有趣且出乎意料地，在高过冷温度下疏水表面优于高黏度 LISs，但在低温差下通常劣于任一被测 LISs。为解释 LISs 与固体疏水表面间观察到的非线性，我们引入两个影响冷凝效率的主导机制：迁移受限与合并受限。我们的发现推进了对动态水-润滑剂相互作用的理解，并为选择表面以增强滴状冷凝与水收集效率提供了新设计依据。
引用
@article{arxiv.2003.02113,
title = {Enhanced Water Nucleation and Growth Based on Microdroplet Mobility on Lubricant-Infused Surfaces},
author = {Jianxing Sun and Xinyu Jiang and Patricia B. Weisensee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.02113},
year = {2021}
}
备注
submitted to Langmuir