$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

증발하는 물방울의 계면활성제에 의한 열모세관 유동 억제
Surfactant-Induced Suppression of the Thermocapillary Flow in Evaporating Water Droplets 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.37 no.7 = no.334, 2013년, pp.695 - 701  

윤성찬 (포항공과대학교 기계공학과) ,  김태권 (부산대학교 기계공학부) ,  임희창 (부산대학교 기계공학부) ,  강관형 (포항공과대학교 기계공학과) ,  임근배 (포항공과대학교 기계공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 논문은 비이온의 계면 활성제에 의해 증발하는 물방울의 열모세관 유동(마랑고니 유동)이 억제되는 것을 실험적으로 검증한다. 물방울이 소수성 표면 위에서 증발할 때, 액적 내부의 마랑고니 유동을 관찰하였고, 계면 활성제 농도에 따라 이 유동이 억제되는 것을 조사하였다. 초기 계면 활성제 농도가 증가하면, 마랑고니 유동의 속도와 수명이 감소한다. 이 결과는 계면 활성제에 의해 액적 계면에서 점착 경계 조건이 성립됨을 보여주는데, 이것은 계면 점착 현상과 관련된 기존의 모델에 기초하여 설명되었다. 또한 액적의 초기 계면 활성제 농도가 임계 농도 이하일 때, 증발 초기 접촉선 비고정 현상을 발견했는데, 이것은 마랑고니 유동이 접촉각이력 현상을 감소시키기 때문이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The suppression of a thermocapillary flow (Marangoni flow) by a nonionic surfactant is experimentally investigated for evaporating pure water droplets on hydrophobic substrates. The experiment shows that as the initial concentration of the surfactant increases, the velocity and lifetime of the flow ...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구는 소수성 표면 위에 놓인 순수한 물방울이 상온에서 증발할 때, 계면 활성제의 농도에 따라 마랑고니 유동 억제를 관찰하였다. 또한 물방울 증발 현상에서 계면 활성제에 의해 마랑고니 유동이 억제되는 메커니즘을 실험적으로 규명하였다.
  • 본 연구는 소수성 표면 위에 놓인 순수한 물방울이 상온에서 증발할 때, 계면 활성제의 농도에 따라 마랑고니 유동 억제를 관찰하였다. 또한 물방울 증발 현상에서 계면 활성제에 의해 마랑고니 유동이 억제되는 메커니즘을 실험적으로 규명하였다.
  • 본 연구에서 소수성 표면 위에 놓인 액적의 마랑고니 유동을 가시화 하였고, 마랑고니 유동의 속도와 수명에 대하여 토의하였다. 물방울의 마랑고니 유동은 계면 활성제에 의해 억제되는데, 이것은 계면 활성제가 계면의 점착 조건을 성립시키기 때문이다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
순수한 물에서의 열모세관 유동이 억제되는 이유는? 열모세관 유동은 에탄올, 메탄올 등의 많은 액체에서 관찰이 되어 왔지만,(5~8) 순수한 물의 경우에는 거의 관찰이 되지 못하였다.(5,9) 순수한 물은 미량의 계면 활성제(5)나 대기 중의 오염 입자(10)로부터 쉽게 오염되어 열모세관 유동이 억제된다. Hu 와 Larson(5)은 액적 증발 현상에서 액적 표면의 온도 구배에 의한 마랑고니 유동을 수치 해석을 통해 추측하였고, 실험 결과와의 차이점을 미량의 내제되어 있는 계면 활성제(unintentional surfactant)의 영향으로 추정하였다.
열모세관 유동은 어디서 관찰되는가? 열모세관 유동은 에탄올, 메탄올 등의 많은 액체에서 관찰이 되어 왔지만,(5~8) 순수한 물의 경우에는 거의 관찰이 되지 못하였다.(5,9) 순수한 물은 미량의 계면 활성제(5)나 대기 중의 오염 입자(10)로부터 쉽게 오염되어 열모세관 유동이 억제된다.
열모세관 유동은 어떤 현상을 의미하는가? 액적의 증발 현상은 과학적으로 흥미로울 뿐만 아니라,(1) 잉크젯 프린팅,(2) 생체 분자 배열(biomolecular arrays)(3) 등으로 공학적으로도 널리 응용되고 있다. 액적 증발 시 액체-기체 계면에서 온도 구배가 생성되는데, 이것은 표면 장력 구배를 유발하여 유동을 생성시킨다. 이것을 열모세관 유동(thermocapillary flow) 또는 마랑고니 유동(Marangoni flow)이라고 한다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (19)

  1. Birdi, K. and Vu, D., 1989, "A Study of the Evaporation Rates of Small Water Drops Placed on a Solid Surface," The Journal of Physical Chemistry, Vol. 93, No. 1, pp. 3102-3103. 

  2. Sirringhaus, H., Kawase, T., Friend, R., and Shimoda, T., 2000, "High-resolution Inkjet Printing of All- Polymer Transistor Circuits," Science, Vol. 290, No. 5499, pp. 2123-2126. 

  3. Dugas, V., Broutin, J., and Souteyrand, E., 2005, "Droplet Evaporation Study Applied to DNA Chip Manufacturing," Langmuir, Vol. 21, No. 20, pp. 9130-9136. 

  4. Davis, S., 1987, "Thermocapillary Instabilities," Annual Review of Fluid Mechanics, Vol. 19, No. 1, pp. 403-435. 

  5. Hu, H. and Larson, R. G., 2005, "Microflow in an Evaporating Sessile Droplet," Langmuir, Vol. 21, No. 19, pp. 8271-8279. 

  6. Hu, H. and Larson, R. G., 2006, "Marangoni Effect Reverses Coffee-Ring Depositions," The Journal of Physical Chemistry B, Vol. 110, No. 14, pp. 7090-7094. 

  7. Hu, H. and Larson, R. G., 2006, "Marangoni Effect Reverses Coffee-Ring Depositions," The Journal of Physical Chemistry B, Vol. 110, No. 14, pp. 7090-7094. 

  8. Buffone, C., Sefiane, K., and Easson, W., 2005, "Marangoni-Driven Instabilities of an Evaporating Liquid-Vapor Interface," Physical Review E, Vol. 71, No. 5, pp. 056302. 

  9. Deegan, R., Bakajin, O., Dupont, T., and Huber, G., 1997, "Capillary Flow as the Cause of Ring Stains from Dried Liquid Drops," Nature, Vol. 389, No. 6653, pp. 827-829. 

  10. Savino, R. and Fico, S., 2012, "Transient Marangoni Convection in Hanging Evaporating Drops," Physics of Fluids, Vol. 16, No. 10, pp. 3738. 

  11. Xu, X. and Luo, J., 2007, "Marangoni Flow in an Evaporating Water Droplet," Applied Physics Letters, Vol. 91, No. 12, pp. 124102. 

  12. Farley, R. W. and Schechter, R. S., 1966, "Retardation of Surface Velocities by Surfactants," Chemical Engineering Science, Vol. 21, pp. 1079-1093. 

  13. Chen, J. and Stebe, K. J, 1997, "Surfactant-Induced Retardation of the Thermocapillary Migration of a Droplet," Journal of Fluid Mechanics, Vol. 340, pp. 35-59. 

  14. Cuenot, B., Magnaudet, J., and Spennato, B., 1997, "The Effects of Slightly Soluble Surfactants on the Flow Around a Spherical Bubble," Journal of Fluid Mechanics, Vol. 339, pp. 25-53. 

  15. Lee, H. W., Kang, K. H., Lee, C. M. and Lee, S. J., 2005, "Scaling Relations for the Flow Inside an Evaporating Droplet and the Effect of No-slip Boundary Condition on Droplet Surface," Proceedings of the KSME 2005 Fall Annular Meeting, pp. 862-867. 

  16. Kang, K. H., Lim, H. C., Lee, H. W. and Lee, S. J., 2013, "Evaporation-induced Saline Rayleigh Convection Inside a Colloidal Droplet," Physics of Fluids, Vol. 25, pp. 042001. 

  17. Kang, K. H., Lee, S. J., Lee, C. M., and Kang, I. S., 2004, "Quantitative Visualization of Flow Inside an Evaporating Droplet Using the Ray Tracing Method," Measurement Science and Technology, Vol. 15, No. 6, pp. 1104-1112. 

  18. Picknett, R. and Bexon, R., 1977, "The Evaporation of Sessile or Pendant Drops in Still Air," Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 61, No. 2, pp. 336-350. 

  19. Soolaman, D. and Yu, H., 2005, "Water Microdroplets on Molecularly Tailored Surfaces: Correlation Between Wetting Hysteresis and Evaporation Mode Switching," The Journal of Physical Chemistry B, Vol. 109, pp. 17967-17973. 

저자의 다른 논문 :

LOADING...
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로