具有可调速度的三维打印液体二极管：用于液体收集与传输的设计指南及应用
流体动力学
2022-10-07 v1 软凝聚态物质
摘要
开放通道中的定向自驱动流动具有多种应用，包括微流控与医疗器械、工业过滤过程、雾收集与冷凝装置。在此，我们提出通用的三维（3D）打印液体二极管，其可在宽范围液体接触角下实现长距离的自发单向流动。典型地，我们能在数十至数百毫米的距离上实现每秒数毫米的平均流速。该二极管有两个关键设计原理。第一，通道宽度的突然扩大，结合一个小凸起（pitch，节距），确保液体在反向被钉扎。第二，引入一个可调储液腔（bulga），通过不同的扩张角来调控液体速度。结合实验与格子 Boltzmann 模拟，我们全面分析了具有不同接触角（CA）、节距高度和 bulga 角的通道内的流动行为与速度。这为制造针对潜在应用优化设计的定制液体二极管提供了指南。作为可行性研究，我们测试了将水从雾中冷凝并随后向上输运的设计。
引用
@article{arxiv.2210.02806,
title = {Three-Dimensional Printed Liquid Diodes with Tunable Velocity: Design Guidelines and Applications for Liquid Collection and Transport},
author = {Camilla Sammartino and Michael Rennick and Halim Kusumaatmaja and Bat-El Pinchasik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.02806},
year = {2022}
}
备注
The following article has been accepted by Physics of Fluids. After it is published, it will be found at https://doi.org/10.1063/5.0122281