无重力下水滴在两纤维间的形貌特征分析

运用最小自由能原理,数值计算了液滴在2个平行圆柱形纤维上的润湿行为.计算结果发现液滴的形貌取决于液滴体积大小和纤维之间的距离.当纤维的间距小于临界距离时,液滴为柱状形貌.当纤维的间距大于临界距离时,液滴为桶状液滴或者液滴桥,这取决于临界体积:当液滴体积大于临界体积时,液滴为桶状液滴平衡形貌;当液滴体积小于临界体积时,液滴为液滴桥形貌.该研究可用于了解纺织产品,例如运动服、卫生免洗材料和医疗产品中纤维的润湿和芯吸行为.

基于Arduino的显微观测平台的设计

为了模拟纺织品中衣物纤维的吸湿性能,搭建了能操控并观测微小体积(微升)液滴的实验平台。本实验平台将自行编写可执行程序上传到Arduino开发板中控制步进电动机的脉冲信号,使用步进电动机和数码显微镜来达到微观尺度的高精度间距控制和观察。通过控制纤维的间距来观察液滴的形貌变化,发现液滴形貌变化与纤维半径、液滴体积有关。当纤维半径是0.25mm时,小体积液滴(约小于1.2μL)随着间距的增加或者减少形貌具有可逆性,但是(相对的)大体积的液滴(约大于1.2μL)随着纤维间距的变化出现了滞后性。本文的研究对于纤维纺织品的制造和小规模液体的操纵或运输有参考作用。