通过体相润滑剂浸渗增强软基底上的冷凝
软凝聚态物质
2022-05-18 v1 应用物理
摘要
聚二甲基硅氧烷（PDMS）等软基底在水蒸气冷凝过程中能增强液滴成核，因为其可变形性相对于刚性基底固有地降低了异相成核的能量阈值。然而，在冷凝周期的后期，这种增强的液滴成核被黏弹性耗散所抵消，后者抑制了冷凝液滴从基底上脱落。在此，我们展示软基底中的体相润滑剂浸渗是克服这一限制的一条潜在途径。我们证明，即便 PDMS 中仅 5% 的体相润滑剂浸渗，也能将基底中的黏弹性耗散降低 30 倍以上，并使液滴成核密度翻倍有余。我们将液滴成核与生长速率同通过设计控制的材料性质相关联，即未交联链的比例与组成、剪切模量以及黏弹性耗散。通过对基底上原位、微尺度的冷凝观测，我们发现成核密度的增加以及预聚并液滴生长速率的降低，对 PDMS 中润滑剂的比例并不敏感。我们的结果表明基底表面存在一层包裹生长中冷凝液滴的润滑剂层。我们可视化了该包裹效应，并展示 PDMS 中的润滑剂浸渗相比无任何润滑剂浸渗的 PDMS 显著提高了包裹速率。最后，我们展示 PDMS 中体相润滑剂浸渗带来的整体增强冷凝使基底上的结露增加了 40% 以上。
引用
@article{arxiv.2108.12002,
title = {Enhancing condensation on soft substrates through bulk lubricant infusion},
author = {Chander Shekhar Sharma and Athanasios Milionis and Abhinav Naga and Cheuk Wing Edmond Lam and Gabriel Rodriguez and Marco Francesco Del Ponte and Valentina Negri and Hopf Raoul and Maria D'Acunzi and Hans-Jürgen Butt and Doris Vollmer and Dimos Poulikakos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.12002},
year = {2022}
}