流动诱导的飞升级表面液滴阵列溶解

液体纳米液滴的溶解是许多应用过程的关键步骤，例如食品工业中的分离与分散、医药产品的结晶形成、医学诊断中的浓缩与分析，以及气溶胶中的药物递送。在本工作中，我们通过实验和数值模拟，定量研究了均匀流下高度有序阵列中飞升级表面液滴的溶解动力学。我们的结果表明，飞升级液滴的溶解强烈依赖于它们相对于流动方向的空间位置、阵列中的液滴间距以及外加流速。在某些特定情况下，阵列边缘的液滴溶解速度比位于中心附近的液滴快约 30%。当液滴间距从 2.5 $\mu$m 增加到 20 $\mu$m 时，液滴的溶解速率增加了 60%。此外，靠近流动前端的液滴比阵列中心的液滴更早开始收缩。流速越快，平均溶解速率越快。结果，溶解时间 $T_{i}$ 随流动的 Reynolds 数 Re 减小，关系为 $T_{i}\propto Re^{-3/4}$。实验结果与数值模拟吻合良好，其中求解了浓度场的对流-扩散方程，并计算了液滴表面的浓度梯度。这些发现提供了通过外部流动控制的溶解来简单操控液滴阵列中纳米液滴大小的潜在方法。所获得的具有不同曲率的液滴可作为在一个阵列中生成多焦点微透镜的模板。