应用探析▕ 高速摄像机在液滴动力学研究中的应用
1.背景介绍
液滴对固体表面的影响在自然界和工业中无处不在。当液滴碰撞时在固体表面，液滴继续扩散，直到其动能停止转化为表面能。在Z大扩散，液滴被压扁成煎饼形状，随后由于表面而开始缩回张力。在回缩阶段，表面能转换回动能。然而，整个过程在能量上并不理想，作为动能的一部分由于粘性耗散而丢失。因此，只有当转换的动能足以克服粘合工作可以使液滴从基材上反弹，这在超疏水性上更常见表面。
图1 液滴反弹
2.研究内容
当暴露在空气中时，镓基合金会迅速形成具有粘弹性和高附着力的薄氧化层。尽管先前的工作表明氧化层抑制液态金属液滴反弹，但仍缺乏定量的研究以详细说明氧化层如何影响冲击动力学。为了解决这个问题，我们实验性地研究了加林斯坦液滴撞击超疏水CuO纳米叶片表面并物理解释动力学差异氧化和未氧化液滴的特征。
图2（a）实验装置和液滴与固体表面碰撞前的形态示意图。（b） 超疏水CuO的纳米叶片表面SEM图像
如图2所示，为了确保我们实验结果的可靠性和可重复性，每个撞击实验至少重复三次。此外撞击过程由高速摄像机（千眼狼? 5KF10）以4000fps的速度记录。
3.研究结论
图3. 在氧化和未氧化界面的液滴撞击（a）We = 3.6，（b）We = 9.5，和（c） We = 15.8。
实验结果表明：氧化层的作用变得突出在缩回阶段。高附着力可显著抑制回缩和回弹，而弹性响应可防止液滴充分拉伸并保持形态的稳定性。更重要的是，我们系统地和定量探索氧化层对几个关键影响参数的影响，这有助于了解液态金属液滴的冲击动力学。氧化层对Z大值的影响很小扩散因子和铺展时间，而它导致恢复系数降低 45%，接触增加 36%时间。值得注意的是，描述未氧化液滴临界冲击参数的缩放定律与从普通牛顿流体中已知的那些。
4.行业应用总结
破译撞击的物理机制动力学对许多实际应用都有潜在的好处，例如喷雾冷却、喷墨打印、自清洁、微流体等。千眼狼在这些场景均有涉及，并积累了大量案例和丰富经验，可为您提供成熟的解决方案！（文章摘自：Jiayu Du《How an Oxide Layer Influences the Impact Dynamics of Galinstan Droplets on a Superhydrophobic Surface》）。
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