Ученые Томского политеха установили, как происходит процесс испарения на гидрофобных поверхностях так называемых бинарных сидячих капель (помещенных на твердую поверхность). Эти исследования помогут в разработке технологии эффективного сжигания топлива в камерах сгорания и методов управления адресной доставки лекарств, сообщает пресс-служба вуза.
Ученые провели эксперименты и исследовали испарение бинарных сидячих капель воды и этанола с концентрацией от 0 до 10% на пластине из алюминиево-магниевого сплава, которую нагревали от 20 до 60 °С. Структурированная гидрофобная поверхность пластины была подготовлена с помощью лазерного наносекундного текстурирования.
В результате исследования политехникам удалось установить временную зависимость между диаметром контактной области капли с пластиной, динамическим углом контакта и относительным объемом капли при трех температурах пластины. Кроме того, они выявили три режима испарения капли: растекание (когда диаметр контакта увеличивается со временем), закрепление (когда диаметр колеблется в пределах среднего значения) и смешанный режим (когда диаметр капли уменьшается со временем). Ученые также предложили критерии перехода между этими режимами на основе максимальной амплитуды колебаний в режиме закрепления.
— По результатам экспериментов мы разработали математическую модель прогрева и испарения капли жидкости. Она отличается от уже известных тем, что учитывает конвективный, диффузионный и межфазный перенос, то есть механизмы переноса тепла и массы в жидкости при испарении. Это позволит прогнозировать характеристики прогрева и испарения капель. Данные об этом могут быть необходимы не только для создания технологий эффективного сжигания топлива, но и в медицине при изучении взаимодействия водоспиртовых растворов с биологическими тканями человека или животных, а также разработке методов управления адресной доставкой лекарств в составе водоспиртового раствора, — отмечает один из авторов исследования, доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Дмитрий Антонов.
Следующий этап исследования ученых ТПУ — изучение влияния шероховатости поверхности на динамику испарения капель нанолитровых размеров при повышенных температурах.
Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».