Ученые исследовали проблему дозирования вязкоупругих жидкостей
Дозирование вязкоупругих жидкостей — процедура, широко распространенная в таких областях, как электронная упаковка, пищевая промышленность и аддитивное производство. Однако свойство вязкоупругости приводит исследователей к осмысливанию таких проблем, как медленное разрушение жидких мостиков, их тягучесть и образование капель-спутников.
Короткие жидкие мостики устойчивы под действием поверхностного натяжения, и это влечет за собой проблемы чистого и быстрого дозирования вязкоупругих жидкостей. Поэтому ученые решили исследовать, как вязкоупругие жидкие мосты могут быть дестабилизированы кручением. Многие исследования рассматривали, как расширение может дестабилизировать жидкие мостики из-за его применения в реологии и печати, но ни в одном из них не рассматривалось кручение, то есть устойчивое вращение одного конца жидкого мостика при сохранении неподвижного другого конца. Исследователи посчитали, что именно кручение может дестабилизировать вязкоупругие жидкие мостики и уменьшить время защемления.
Для этого с помощью высокоскоростной визуализации и численного моделирования они попытались скручиванием разорвать капиллярно-устойчивые жидкие мостики примерно за 1 секунду. Вогнутые поверхности жидких мостиков могут локализовать сдвиг, в свою очередь локализуя нормальные напряжения и делая поверхность более вогнутой. Такая положительная обратная связь создает вмятину, которое распространяется к центру и приводит к разрушению жидкого мостика. Механизм образования вмятины очень напоминает краевое разрушение, или часто нежелательную вязкоупругую нестабильность потока, характеризующуюся внезапным вмятием на свободной поверхности жидкости, когда жидкость подвергается сдвигу.
Применяя кручение, даже короткие капиллярно-устойчивые жидкие мостики могут быть разрушены за очень короткое время — порядка 1 секунды. Результаты, полученные с помощью контрольно-измерительных приборов, порадовали ученых. В будущем эта работа может привести к разработке протоколов дозирования, которые уменьшают загрязнение подложки каплями-спутниками и длинными капиллярными хвостами, образованными посредством втягивания капилляров, которое в настоящее время является основным промышленным методом дестабилизации вязкоупругих жидких мостиков.
Таким образом, ученые удостоверились, что даже вязкоупругие мостики, которые никогда не сломаются только под действием силы тяжести и капиллярности, могут быть разрушены путем приложения кручения. То есть новое исследование ученых представляет собой попытку использовать краевые трещины в практических приложениях, что потенциально может привести к усовершенствованию протоколов дозирования жидкости.
