10月8日消息,Nikhil Desai与Sébastien Michelin在预印本平台arXiv发表理论研究(10月7日提交),揭示了化学活性液滴沿刚性壁游动的力学规律,为界面活性体系和微化工中的液滴操控提供理论依据。
化学活性液滴会释放化学溶质,溶质浓度梯度驱动界面流动并反过来平流输运溶质,这种非线性耦合使液滴在贝克来数Pe超过有限阈值后通过平流不稳定性实现自驱动游动。此类体系是活性胶体与微反应器研究中的经典对象,但理论分析常将其简化为扩散泳驱动的各向同性活性颗粒,其结论对真实流体液滴的适用性存疑。
本研究考虑液滴在界面马兰戈尼应力与扩散泳流共同驱动下沿刚性壁的平行平移这一常见实验构型,核心发现有二:其一,同等约束力下,黏度较低的液滴游动位置更贴近壁面,更强的浓度梯度使其游动更快;其二,中等Pe数下液滴游动速度对迁移率比(扩散泳与马兰戈尼流动的相对强弱)依赖微弱,这为用扩散泳活性颗粒模型推断马兰戈尼应力驱动的活性液滴运动提供了定量合理性依据。
(来源:arXiv)