过程工程学报 ›› 2023, Vol. 23 ›› Issue (8): 1180-1189.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222355CSTR: 32067.14.jproeng.222355
吴楚越1, 何永清2*, 陈曦1
Chuyue WU1, Yongqing HE2*, Xi CHEN1
摘要: 调节液滴蒸发后的沉积形态存在许多应用与潜在价值。以聚苯乙烯颗粒配置悬浮液,加入表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS),进行液滴蒸发的观察与分析,探究浓度为0wt%~1wt%的SDS对聚苯乙烯颗粒悬浮液液滴蒸发的过程及蒸发后沉积形态的影响。结果表明,实验的浓度范围内,随SDS浓度增加,液滴接触角非线性减小;加入SDS后,受表面张力梯度的驱动,液滴会自发向外铺展,最大铺展系数与SDS浓度呈正相关。液滴铺展过程较短,大约只占液滴整个蒸发过程的1/5~1/3。采用灰度共生矩阵分析加入SDS后对咖啡环内部的沉积形态的影响可知,SDS不仅能调节液滴沉积的环宽,还会减少沉积中间部分颗粒的聚集,沉积纹理更均匀(SDS浓度为0wt%与0.1wt%时两种沉积形态对比最明显);SDS浓度的增加会使液滴内Marangoni流动更加剧烈,沉积的环宽随SDS浓度增加而变宽,当SDS的浓度高于0.75wt%后,环状沉积不再明显,颗粒大部分均匀分布在整个沉积区域,形成盘状沉积,说明SDS对环形沉积的环宽调节存在上限;比较直径为5.7和10 μm颗粒沉积的环宽随SDS浓度变化以及与咖啡环沉积面积占比的最大值(直径为5.7 μm时约为58.6%,直径为10 μm时约为44.6%)可知,SDS对不同直径的颗粒的沉积形态的影响存在差异。