Shaping a Surface Microdroplet by Marangoni Forces along a Moving Contact Line of Four Immiscible Phases
Notice bibliographique
Résumé
The ability to transfer microdroplets between fluid phases offers numerous advantages in various fields, enabling better control, manipulation, and utilization of small volumes of fluids in pharmaceutical formulations, microfluidics, and lab-on-a-chip devices, single-cell analysis or droplet-based techniques for nanomaterial synthesis. This study focuses on the stability and morphology of a sessile oil microdroplet at the four-phase contact line of solid-water-oil-air during the droplet transfer from underwater to air. We observed a distinct transition in microdroplet dynamics, characterized by a shift from a scenario dominated by Marangoni forces to one dominated by capillary forces. In the regime dominated by Marangoni forces, the oil microdroplets spread in response to the contact between the water-air interface and the water-oil interface and the emergence of an oil concentration gradient along the water-air interface. The spreading distance along the four-phase contact line follows a power law relationship of $t^{3/4}$, reflecting the balance between Marangoni forces and viscous forces. On the other hand, in the capillarity-dominated regime, the oil microdroplets remain stable at the contact line and after being transferred into the air. We identify the crossover between these two regimes in the parameter space defined by three factors: the approaching velocity of the solid-water-air contact line ($v_{cl}$), the radius of the oil microdroplet ($r_o$), and the radius of the water drop ($r_w$). Furthermore, we demonstrate how to use the four-phase contact line for shaping oil microdroplets using a full liquid process by the contact line lithography. The findings in this study may be also applied to materials synthesis where nanoparticles, microspheres, or nanocapsules are produced by microdroplet-based techniques.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».