含纳米颗粒悬浮液滴蒸发及颗粒沉积特性研究

作     者：高峰 李元媛 陆规 

作者机构：华北电力大学能源动力与机械工程学院 

出 版 物：《制冷学报》 (Journal of Refrigeration)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080705[工学-制冷及低温工程] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(52076074 52376008)资助项目 

主　　题：纳米流体 液滴蒸发 颗粒自组装 咖啡环 

摘      要：含功能性纳米颗粒液滴在固体表面上的蒸发是空调制冷、电子冷却等多个领域的关键过程。通过实验研究纳米流体液滴在固体表面上的蒸发和颗粒沉积过程，拍摄沉积图案并进行微观表征。结果表明：液滴始终以恒定接触半径模式蒸发，基板温度和液滴体积的变化对液滴蒸发模式和形态影响较小，接触角随时间基本呈现线性变化。表面活性剂可极大调控液滴铺展动力学行为，仅添加质量分数为0.25%的表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）可使液滴的铺展半径从0.71 mm增至1.12mm，初始接触角从83°降至54°，铺展面积增加89%。此外，SDS可以调控增加咖啡环宽度，当SDS质量分数达到1%时，咖啡环宽度达到230μm，颗粒已经较为均匀地分布在整个蒸发区域内，有效抑制了咖啡环效应。基板温度和液滴体积显著影响液滴蒸发后的沉积图案，基板温度越高，液滴体积越大，蒸发后形成更为明显的咖啡环图案。通过引入Ma数，定量表征了温度、体积和质量分数变化引导的Marangoni效应对液滴内部流动及咖啡环形成机理的影响机制。