受控流动条件下表面纳米液滴的形成

固体表面上的纳米液滴（即表面纳米液滴）对高通量化学和生物分析、润滑、芯片实验室器件和近场成像技术具有实际意义。在溶剂交换的简单步骤中，油的良溶剂被不良溶剂置换，可以在固液界面上产生油纳米液滴。在这项工作中，我们在受控良好的流动条件下，通过实验和理论研究溶剂交换过程中纳米液滴的形成。我们发现纳米液滴的接触角与流动条件无关。然而，流速和流动几何形状对液滴大小有显著影响。我们建立了一个理论框架来解释这些影响。主要思想是液滴核在交换过程中暴露于油的过饱和脉冲。分析表明，纳米液滴的体积随流动的 Peclet 数 $Pe$ 以 $\propto Pe^{3/4}$ 的比例增加，这与我们的实验结果非常吻合。此外，在固定流速从而固定 Peclet 数的情况下，在较窄的通道中会形成更大且分布更不均匀的液滴，这是由于溶剂交换的两种溶液之间的密度差引起的对流效应。这项研究的理解为通过控制流动条件来产生具有所需大小的表面纳米液滴提供了有价值的指导。