溶质引起的自由液面Marangoni铺展研究综述

Marangoni流动是一种由表面张力梯度驱动的界面铺展和液体内部的对流.其中,表面张力梯度可以通过温度或溶质的不均匀分布来调控.由溶质引起的Marangoni铺展在呼吸道药物输送等生物医学领域、复杂结构颗粒制备和镀膜等先进制造领域有着重要应用.溶质分子的诸多物理化学过程都会对Marangoni铺展的动力学产生影响,例如分子在界面上的输运、液滴与基底之间的物质交换、挥发性溶质在自由液面的蒸发,都会对表面张力梯度起到动态的调控作用.同时,在铺展液体特殊的本构性质和Marangoni铺展提供的强剪切率的共同作用下,流体会呈现一系列复杂而有趣的现象.文章着重介绍近年来领域内开展的由溶质引起的Marangoni铺展,包括表面活性分子参与的Marangoni铺展,互混液体界面、复杂流体自由液面的Marangoni铺展,以及组分差异性蒸发引起的Marangoni铺展,并阐述它们的演化机制.最后将列举Marangoni铺展在新兴工业领域中的应用,为开发借助溶质的本构性质等物理化学性质实现液体驱动的低能耗器件和生产工艺提供参考.