界面处的游动者增强界面输运

远离平衡态的流体界面行为在自然界和工业中起着核心作用。被困在界面处的活性游动者可以改变流体边界的输运，产生深远影响。游动者可以以多种构型被困在界面处，并在这些表面附着状态下持续游动。细菌的自推进运动使其成为理解此类效应的理想模型游动者。我们最近表征了以推进器模式运动的界面捕获铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa PA01）的游动行为。游动者吸附在界面上，接触线被钉扎，这固定了细胞体在界面处的角度并限制了其运动。因此，大多数界面捕获的细菌沿圆形路径游动。流体界面形成不可压缩的二维层，改变了游动者产生的主导阶界面流，使其不同于体相中的流动。在我们之前的工作中，我们可视化了推进器细菌周围的界面流，并使用两种偶极流体动力学模式描述了流场：一种应力偶极子模式，其对称性与体相中的不同；另一种是体相模式，为不可压缩流体界面所独有。基于这一理解，我们通过分析和实验探索了游动者诱导的示踪粒子位移和游动者 - 游动者对相互作用。通过模拟确定了多个具有圆周运动的界面游动者能显著增强示踪粒子的界面输运或促进界面上其他游动者混合的情境，并与实验进行了比较。本研究识别了关于流体边界上或附近游动者以及设计用于增强界面输运的仿生游动者方面具有普遍兴趣的重要因素。