表面活性剂液滴过渡沸腾的Marangoni效应与二次液滴形成

表面活性剂液滴撞击不同温度基底的动力学过程,在传热、冷却和打印等领域均有广泛涉及.本文利用高速摄影技术对表面活性剂SDS,CTAB和Triton X-100的水溶液液滴撞击热铝板的过程进行观测,研究不同表面活性剂液滴撞击热铝板动力学过程.实验发现,处于过渡沸腾的表面活性剂液滴,在蒸发的最后阶段会形成一个处于非浸润状态的二次液滴.分析表明,液滴撞击基底后,液滴的三相接触线和液滴顶部产生温度梯度,三相接触线附近的表面活性剂分子浓度显著大于液滴顶部.由浓度梯度驱动的Marangoni效应使上层液体得以保持,并在蒸发的最终阶段,逐渐收缩为球形,形成二次液滴,在底部气泡爆炸产生的冲击下脱离基底并起跳.二次液滴的半径随初始液滴浓度升高而增大,最终达到饱和半径.该项工作阐明了二次液滴形成过程中表面活性剂的作用,为理解Leidenfrost效应的物理机制以及调控沸腾传热提供了参考.