本文關鍵詞： 固著液滴 熒光顆粒 乙醇 內部流動特性 沉積圖案　出處：《華北電力大學(北京)》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：固著液滴的蒸發(fā)現(xiàn)象在大自然中隨處可見,是傳熱傳質領域研究的一個重要方向。含有顆粒的固著液滴在蒸發(fā)完畢之后,會在固體基底表面上留下各種各樣的沉積圖案。這種顆粒沉積的現(xiàn)象在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重大的作用,例如在噴墨打印、薄膜涂層、藥物發(fā)現(xiàn)、新型光電元件的制造等領域。本文利用倒置顯微鏡來觀察含熒光顆粒的液滴在蒸發(fā)過程中的內部流動特性以及最終的顆粒沉積圖案。通過實驗研究及觀察發(fā)現(xiàn),純水液滴的蒸發(fā)時間和顆粒濃度有關,顆粒由外到內存在三種不同樣式的沉積,而且顆粒的整體沉積圖案隨著顆粒濃度的升高而有所變化。液滴內部加入乙醇會改變液滴的表面張力,從而改變液滴的鋪展半徑和蒸發(fā)時間。此外,乙醇的加入還會徹底改變液滴內部的流動特性,而且最終的沉積圖案也會隨著乙醇濃度的變化而顯現(xiàn)出巨大的差異。我們同樣研究了液滴中不同尺寸顆粒的混合效果,發(fā)現(xiàn)顆粒的混合雖然對液滴的蒸發(fā)和內部流動沒有太大的影響,但是不同大小的顆粒在三相接觸線位置能夠很好地分離。直徑較小的顆粒沉積在三相接觸線的附近位置,而直徑較大的顆粒則沉積在距離接觸線較遠的位置。研究發(fā)現(xiàn),位置的遠近不但和顆粒的接觸半徑有關,而且還會受到液滴接觸角的影響。最后我們分析了接觸線的移動行為,發(fā)現(xiàn)接觸線的解附和液滴的表面自由能有關,并且受到能量勢壘的影響,接觸線的移動能夠影響顆粒的沉積圖案,一般情況下接觸線的跳躍步長隨著蒸發(fā)的進行逐漸減小。
[Abstract]:Evaporation of fixed droplets is widely seen in nature, which is an important research direction in the field of heat and mass transfer. This phenomenon of particle deposition plays an important role in industrial production, such as inkjet printing, film coating, drug discovery. In this paper, inverted microscope is used to observe the internal flow characteristics of droplets containing fluorescent particles in evaporation process and the final particle deposition pattern. The evaporation time of pure water droplets is related to the concentration of the particles, and there are three different types of deposition from outside to inside. Moreover, the overall deposition pattern of the particles changes with the increase of particle concentration. The surface tension of the droplets will be changed by adding ethanol into the droplets, thus changing the spreading radius and evaporation time of the droplets. The addition of ethanol will also completely change the flow characteristics of the droplet. And the final deposition patterns also show great differences with the change of ethanol concentration. We also studied the mixing effect of different size particles in droplets. It is found that the mixing of particles has little effect on the evaporation and internal flow of droplets. However, particles of different sizes can be separated well in the three-phase contact line position. The smaller particles are deposited in the vicinity of the three-phase contact line. On the other hand, the larger particles are deposited in the distance from the contact line. It is found that the distance and proximity of the particles are not only related to the contact radius of the particles. Finally, we analyze the moving behavior of the contact line and find that the solution of the contact line is related to the surface free energy of the droplet and is affected by the energy barrier. The movement of contact line can affect the deposition pattern of particles. In general, the jump step of contact line decreases with evaporation.
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK124

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