受限化学活性液滴的运动性与界面不稳定性

在狭窄空间中运动的微生物面临着显著的水动力学挑战。为了克服这些限制并维持高效运动，它们采用了适应性策略，包括适应性振荡体变形。虽然人工微液滴可以穿过比其直径更窄的通道，但迄今为止对其运动的研究大多局限于稳态形状区域。在这项工作中，我们展示了在含水三甲基溴化铵（TTAB）溶液中，5CB（4'-戊基-4-氰基联苯）液滴从稳态形状到动态界面起伏的转变。我们表明，虽然在无添加剂的稀溶液中液滴保持稳态形状，但引入溶质或更高表面活性剂浓度会触发显著的界面起伏。值得注意的是，稳态和起伏液滴均表现出速度对受限比的相似依赖性，其特征是初始减速后趋于饱和，这由润滑膜内水动力阻力与趋化流动之间的竞争所控制。此外，我们发现增加表面活性剂浓度会增加毛细管数，导致更厚的润滑层，从而促进对称性破缺转变。在改变受限程度时，液滴界面从双侧起伏转变为局限于一侧的模式，形成与液滴前部流场波动强耦合的行波模式。线性稳定性分析确定Yih-Marangoni不稳定性是这些振荡的潜在机制，揭示了受限活性物质中一种先前未被识别的自适应运动模式。