液体二极管网络中的渗流
软凝聚态物质
2023-08-24 v1 流体动力学
摘要
液体二极管是促进液体沿特定方向流动的表界面结构。当这些结构处于毛细管 regime 时，它们无需外力即可促进液体输运。在自然界中，它们被用于增加集水与吸收、繁殖和取食。虽然自然界提供了多种用于单向输运的一维通道，但具有方向性的网络极为罕见，且通常仅限于毫米或几厘米尺度。在本研究中，我们模拟、设计并 3D 打印了由数百个单元胞组成的液体二极管网络。我们提供了通过这些网络实现液体定向输运的结构与润湿性准则，并引入渗流理论以识别连通网络（允许流体到达特定点）与断开网络之间的阈值。通过构建结合单向与双向路径的明确网络，我们实验证明了描述各向同性定向渗流模型的适用性。通过改变表面结构与固-液界面张力，我们精确控制网络中液体二极管与双向连接的比例，并追踪流动演化。因此，我们能够准确预测网络渗透性与液体的最终状态。这些准则对于开发自发但可预测的定向液体输运结构极具前景。
引用
@article{arxiv.2307.01531,
title = {Percolation in Networks of Liquid Diodes},
author = {Camilla Sammartino and Yair Shokef and Bat-El Pinchasik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.01531},
year = {2023}
}