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金属液滴融合过程中弹射效应的研究

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:与两个相同大小的金属液滴在NaOH溶液中的融合振荡过程不同的是,不同大小液态金属液滴融合过程会出现不一样的奇特现象。如图5.6所示[2],将两个不同大小的液态金属液滴互相靠近,两个液滴开始迅速融合,表面张力波在两个液滴上向两侧传播。此外,液态金属表面双电层可能也促进了该过程的发生。图5.6两个不同大小的液态金属液滴在NaOH溶液中融合以及弹射出小液滴的情形[2]

金属液滴融合过程中弹射效应的研究

与两个相同大小的金属液滴在NaOH溶液中的融合振荡过程不同的是,不同大小液态金属液滴融合过程会出现不一样的奇特现象。Yuan等观察到[2],当大液滴吞并部分小液滴后,会弹射出一个更小的液滴。

如图5.6所示[2],将两个不同大小的液态金属液滴互相靠近,两个液滴开始迅速融合,表面张力波在两个液滴上向两侧传播。可以看出,大液滴上表面张力波的传播速度明显小于小液滴。有趣的是,小液滴并没有完全与大液滴融合,只是其中一部分被吞并,而另一部分则与大液滴分离并被弹射出来,弹射出来的小液滴直径约为原先小液滴直径的一半。从能量角度看,初始两液滴的表面积大于最终两液滴的表面积,因此依旧是表面能释放为液滴动能和黏性耗散。而更小液滴的形成可能是由于表面张力波在小液滴表面的传播,导致液滴表面曲率增大,从而引起大小液滴相连液颈的剪切断裂。此外,液态金属表面双电层可能也促进了该过程的发生。通过重复实验,发现小液滴的弹射并非每次都会发生,这可能与液滴相对尺寸等因素有关,更深入的理解还有待后续的实验和理论研究。液态金属作为表面张力远超常规流体(如水)的介质,为研究此类弹射行为提供了重要素材。(www.xing528.com)

图5.6 两个不同大小的液态金属液滴在NaOH溶液中融合以及弹射出小液滴的情形[2]

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