Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hiểu Về Quy Trình Phun Phủ: Quan Sát Hình Ảnh Sự Va Chạm Của Nhiều Giọt Nước Trên Bề Mặt
Tóm tắt
Quy trình phun phủ là một phương pháp lắng đọng dễ dàng với nhiều ứng dụng hiện có và đang phát triển. Tuy nhiên, phun phủ là một quá trình ngẫu nhiên bao gồm việc va chạm của nhiều giọt nước mà khi tiếp xúc với một bề mặt được gia nhiệt có thể khô hoặc đông đặc riêng lẻ, hoặc kết hợp lại trước khi hình thành một lớp film lỏng mỏng và sau đó khô lại để tạo thành một lớp film rắn mỏng. Hiện có rất ít hiểu biết về cách mà quá trình này diễn ra; do đó, trong công trình này, hình ảnh tốc độ cao được sử dụng để quan sát quá trình phun phủ. Hai dung dịch mô hình, bao gồm phẩm nhuộm thực phẩm có tính chất như nước, và poly (3, 4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT:PSS), một dung dịch polymer, được phun lên giấy bóng lót thấm và bề mặt kính không thấm. Các bề mặt được giữ ở nhiệt độ thường và nhiệt độ cao 80 °C. Trong một số trường hợp, rung siêu âm dọc được áp dụng lên bề mặt để nghiên cứu ảnh hưởng của nó đến quá trình phủ. Quan sát cho thấy rằng quá trình phun phủ là rất ngẫu nhiên và ngẫu nhiên. Nhiệt độ bề mặt cao hơn dẫn đến một quá trình phủ tốt hơn, khi một lớp phủ đồng nhất và không có khuyết tật hình thành. Rung động áp dụng trong trường hợp bề mặt giấy bóng lót dẫn đến sự trải đều giọt tốt hơn và lớp phủ đồng nhất hơn. Kết quả cũng cho thấy rằng dưới các điều kiện của các thí nghiệm này, các giọt nước bị va chạm khô riêng lẻ hoặc như những đảo của nhiều giọt nước đã hợp nhất để tạo thành một lớp phủ. Nói cách khác, ở lưu lượng phun và kích thước giọt phun đã sử dụng, một lớp film lỏng liên tục không hình thành trước khi khô ngay cả ở nhiệt độ phòng. Cần có thêm các nghiên cứu hệ thống và ống kính có độ phóng đại cao để hình dung và hiểu chi tiết của quá trình.
Từ khóa
#phun phủ #quá trình lắng đọng #giọt nước #hình ảnh tốc độ cao #polymerTài liệu tham khảo
ASHGRIZ N. Handbook of atomization and sprays: Theory and applications [M]. Berlin: Springer, 2011.
ESLAMIAN M. Spray-on thin film PV solar cells: Advances, potentials and challenges [J]. Coatings, 2014, 4: 60–84.
ESLAMIAN M. Inorganic and organic solutionprocessed thin film devices [J]. Nano-Micro Letters, 2017, 9: 3.
LI R, ASHGRIZ N, CHANDRA S. Droplet generation from pulsed micro-jets [J]. Experimental Thermal and Fluid Science, 2008, 32(8): 1679–1686.
YARIN A L. Drop impact dynamics: Splashing, spreading, receding, bouncing [J]. Annual Review of Fluid Mechanics, 2006, 38: 159–192.
ROISMAN I V, RIOBOO R, TROPEA C. Normal impact of a liquid drop on a dry surface: Model for spreading and receding [J]. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical Physical and Engineering Sciences, 2002, 458: 1411–1430.
ALIZADEH PAHLAVAN A, CUETO-FELGUEROSO L, MCKINLEY G H, et al. Thin films in partial wetting: Internal selection of contact-line dynamics [J]. Physical Review Letters, 2015, 115: 034502.
BIRD J C, MANDRE S, STONE H A. Short-time dynamics of partial wetting [J]. Physical Review Letters, 2008, 100: 234501.
KOLINSKI J M, MAHADEVAN L, RUBINSTEIN S M. Drops can bounce from perfectly hydrophilic surfaces [J]. Europhysics Letters, 2014, 108: 24001.
IKEGAWA M, AZUMA H. Droplet behaviors on substrates in thin-film formation using ink-jet printing [J]. JSME International Journal, Series B, 2014, 47(3): 490–496.
PASANDIDEH-FARD M, QIAO Y M, CHANDRA S, et al. Capillary effects during droplet impact on a solid surface [J]. Physics of Fluids, 1996, 8(3): 650–658.
BERNARDIN J D, STEBBINS S J, MUDAWAR I. Mapping of impact and heat transfer regimes of water drops impinging on a polished surface [J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1997, 40(2): 247–267.
RIOBOO R, MARENGO M, TROPEA C. Time evolution of liquid drop impact onto solid, dry surfaces [J]. Experiments in Fluids, 2002, 33(1): 112–124.
ŠIKALO Š, GANIC E N. Phenomena of dropletsurface interactions [J]. Experimental Thermal and Fluid Science, 2006, 31(2): 97–110.
SOLTANI-KORDSHULI F, ESLAMIAN M. Impact dynamics and deposition of pristine and graphenedoped PEDOT: PSS polymeric droplets on stationary and vibrating substrates [J]. Experimental Thermal and Fluid Science, 2017, 89: 238–248.
ROISMAN I V, PRUNET-FOCH B, TROPEA C, et al. Multiple drop impact onto a dry solid substrate [J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2002, 256(2): 396–410.
LI R, ASHGRIZ N, CHANDRA S, et al. Coalescence of two droplets impacting a solid surface [J]. Experiments in Fluids, 2010, 48(6): 1025–1035.
DALILI A, CHANDRA S, MOSTAGHIMI J, et al. Formation of liquid sheets by deposition of droplets on a surface [J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2014, 418: 292–299.
WU J, HUANG J J, YAN W W. Lattice Boltzmann investigation of droplets impact behaviors onto a solid substrate [J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2015, 484: 318–328.
RAMAN K A, JAIMAN R K, LEE T S, et al. Lattice Boltzmann study on the dynamics of successive droplets on a solid surface [J]. Chemical Engineering Science, 2016, 145: 181–195.
SAROJINI KG K, DHAR P, VARUGHESE A, et al. Coalescence dynamics of PEDOT: PSS droplets impacting at offset on substrates for inkjet printing [J]. Langmuir, 2016, 32(23): 5838–5851.
ESLAMIAN M, SOLTANI-KORDSHULI F. Development of multiple-droplet drop-casting method for the fabrication of coatings and thin solid films [J]. Journal of Coatings Technology and Research, 2017. https://doi.org/10.1007/s11998-017-9975-9 (published online).
LABERGUE A, GRADECK M, LEMOINE F. Experimental investigation of spray impingement hydrodynamic on a hot surface at high flow rates using phase Doppler analysis and infrared thermography [J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2016, 100: 65–78.
KALANTARI D, TROPEA C. Spray impact onto flat and rigid walls: Empirical characterization and modelling [J]. International Journal of Multiphase Flow, 2007, 33(5): 525–544.
YOON S S, DESJARDIN P E, PRESSER C, et al. Numerical modeling and experimental measurements of water spray impact and transport over a cylinder [J]. International Journal of Multiphase Flow, 2006, 32(1): 132–157.
ZABIHI F, ESLAMIAN M. Characteristics of thin films fabricated by spray coating on rough and permeable paper substrates [J]. Journal of Coatings Technology and Research, 2015, 12: 489–503.
ZABIHI F, ESLAMIAN M. Substrate vibrationassisted spray coating (SVASC): Significant improvement in nano-structure, uniformity, and conductivity of PEDOT: PSS thin films for organic solar cells [J]. Journal of Coatings Technology and Research, 2015, 12: 711–719.
CHEN Q, ZABIHI F, ESLAMIAN M. Improved functionality of PEDOT:PSS thin films via graphene doping, fabricated by ultrasonic substrate vibrationassisted spray coating [J]. Synthetic Metals, 2016, 222: 309–317.
RAHIMZADEH A, ESLAMIAN M. Stability of thin liquid films subjected to ultrasonic vibration and characteristics of the resulting thin solid films [J]. Chemical Engineering Science, 2017, 158: 587–598.
ESLAMIAN M. Excitation by acoustic vibration as an effective tool for improving the characteristics of the solution-processed coatings and thin films [J]. Progress in Organic Coatings, 2017, 113: 60–73.