仿生仙人掌花膜被动型微通道混合机理
软凝聚态物质
2024-05-21 v1 应用物理
摘要
在微通道中，层流占主导，混合受限于界面液体间的缓慢扩散过程。Whitesides 等人通过在微通道底部刻制斜向微脊纹，示范了一种混沌混合器。这种做法可产生各向异性的流阻，导致流体元件的拉伸与折叠呈指数级增长，从而显著提升混合效果。仙人掌花膜具有微小肠珠装饰纳米折叠的独特仿生、亲水、亲粘表面。本研究采用简单低成本的软光刻技术制作了仙人掌花膜的正负复制件，作为微通道的底部。通道底部自然呈现出流体的交替 slipping 与 non-slipping 边界条件，从而产生各向异性的阻力减小。我们发现，正复制底部的混合指数明显高于负复制底部。通过接触角和共定位显微镜表征其润湿行为，解释了复制通道的 Peclet 数变化对混合指数的影响。量化了底部图案化对混合的提升效果，通过计算复制通道相对于简单 Y 型通道混合比例实现。最大混合比例变化出现在正复制底部通道（77.2%），与在底部设有斜向微脊纹的混沌混合器（74.7%）效果相当。
引用
@article{arxiv.2405.10966,
title = {Mixing in superhydrophobic biomimetic rose petal passive microchannel},
author = {Prajakta Hiwase and V. Meenakshi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.10966},
year = {2024}
}