Mecanismos de deposición de partículas coloidales suspendidas en una gota evaporada sobre una superficie. crédito: los autores
Comprender la deposición de micro o nanopartículas es fundamental para el diseño de bioensayos innovadores, biosensores, superficies funcionales e impresión de inyección de tinta. La gota evaporada que contiene partículas coloidales da como resultado una deposición en forma de anillo de partículas coloidales después de la evaporación, como se informó en un trabajo realizado por Deegan et al en 1997. Esto también se conoce como el «efecto de anillo de café» (CRE) en la literatura. Ampliamos el muy estudiado CRE y estudiamos la evaporación de una gota en una superficie que contiene partículas coloidales en un ambiente saturado de vapor de alcohol.
Interacción de física dual
Si bien las partículas CRE se han estudiado ampliamente en la literatura, no se ha explorado el efecto del vapor de alcohol saturado en la evaporación de una gota que contiene partículas coloidales. En esta configuración, las moléculas de vapor de alcohol en la interfase vapor-líquido se adsorben heterogéneamente, creando un gradiente de tensión superficial a lo largo de la interfase, lo que da como resultado el reciclaje del flujo de Marangoni disuelto y la difusión espontánea de gotitas. La interacción entre estos dos fenómenos da como resultado un flujo de fluido interno complejo dentro de la gota.
sedimento coloidal de ingeniería
Aprovechamos la física dual descrita anteriormente para diseñar depósitos coloidales. En comparación con el patrón similar a un anillo observado en CRE, informamos depósitos de anillos de mayor diámetro debido a una mayor difusión y depósitos de partículas centrales debido al reciclaje de marangoni, según el tamaño de las partículas. También registramos diferentes respuestas de partículas coloidales de diferentes tamaños al complejo flujo de fluido interno descrito anteriormente, lo que da como resultado patrones de deposición severos que dependen del tamaño de las partículas. Mientras que las partículas más pequeñas forman un patrón policíclico, las partículas más grandes forman un solo anillo y aparecen depósitos centriolares adicionales.
Clasificación de partículas de diferentes diámetros.
La interacción entre la difusión mejorada de las gotas y el reciclaje de la marangona nos permite clasificar las partículas coloidales depositadas en la superficie después de la evaporación de la gota. Los diferentes patrones de flujo interno correspondientes a partículas de diferentes tamaños y la forma de cuña afilada causada por la interfaz en la línea de contacto nos permiten lograr una clasificación eficiente de partículas más pequeñas en el borde exterior del sedimento.
En conclusión, la investigación actual proporciona información fundamental y abre nuevas formas de modelar depósitos coloidales en la superficie a través de gotas de vaporización.
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más información:
Sanghamitro Chatterjee et al, Precipitación coloidal seca dependiente del tamaño y clasificación de partículas mediante la pulverización mediada por vapor de gotas de alcohol saturadas, Langmuir (2022). DOI: 10.1021 / acs.langmuir.2c00492
Sangamitru Chatterjee es becaria postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Mecánica, IIT Bombay, Mumbai, India. Janani S. Murallidharan es profesor asistente y Rajneesh Bhardwaj es profesor en el mismo departamento.
Sitio web del laboratorio: sites.google.com/view/interfaces-fsi-lab/home
La frase: depósitos coloidales mediados por vapor de alcohol saturado de una gota que se evapora en la superficie (3 de agosto de 2022) Recuperado el 3 de agosto de 2022 de https://sciencex.com/news/2022-08-saturada-alcohol-vapor-colloidal- depósitos.html
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