Введение
ГЛАВА 1. Обзор современного состояния исследований 18
1.1. Испарение жидкости из ограниченных объемов 18
1.2. Температурные зависимости морфологий структур после испарения коллоидных капель 25
1.3. Особенности испарения коллоидных капель биологически активных жидкостей
1.4. Коалесценция капель коллоидных жидкостей 28
1.5. Подавление эффекта кофейных колец
1.5.1. Подавление пиннинга контактной линии 32
1.5.2. Подавление возникновения конвективных потоков 36
1.5.3. Универсальные методы подавления эффекта кофейных колец 40
1.6. Термогидродинамика испарения коллоидных капель на подложке: теоретические представления и модели 42
1.6.1. Сферическая капля, пиннинг-мода, стационарная диффузия пара 46
1.6.2. Размерные и безразмерные величины в теплофизике испарения коллоидных капель 49
1.6.3. Контроль формы капли (капиллярное число) 51
1.6.4. Число Бонда 51
1.6.5. Контроль переноса импульса –эффекты инерции 51
1.6.6. Конвекция или теплопроводность в жидкой фазе 52
1.6.7. Контроль теплопереноса и движения капель за счет сил плавучести (термического расширения) 53
1.6.8. Эффект Марангони и термоиндуцированные течения 53
1.6.9. Время установления теплового равновесия 55
1.6.10. Процессы в газовой фазе 55
1.6.11. Тепловые процессы на подложке и их влияние на процессы испарения 56
1.7. Выводы к главе 1. 59
ГЛАВА 2. Описание экспериментальных методик и приборов 61
2.1. Исследуемые жидкости 61
2.2. Подложки 63
2.3. Описание экспериментальных методик и приборов для исследования высыхания свободно лежащих капель 64
2.3.1. Изучение изменения профиля капли, свободно лежащей на подложке 65
2.3.2. Определение изменения пропускающей способности высыхающей капли 67
2.3.3. Изучение морфологии осаждающихся структур 70
2.3.4. Подложки и осуществление их нагрева 72
2.3.5. Выстраивание массивов капель 75
2.4. Описание экспериментальных методик и оборудования для исследования воздействия лазерного излучения на капли коллоидов 77
2.4.1. Воздействие лазерного луча на каплю коллоидного раствора 78
2.4.2. Исследование воздействия лазерного излучения на контактную линию капли, лежащей на наклонной поверхности 81
2.5. Оценка неопределенностей 82
2.6. Выводы к главе 2 83
ГЛАВА 3. Процессы испарения и морфология осадочных структур в наноколлоидах 84
3.1. Постановка задач исследования 84
3.2. Оптическое исследование высыхания капель коллоидных растворов. Динамика изменения геометрии капли 85
3.3. Спектрофотометрическое исследование высыхания капель коллоидных растворов. Оценка процесса высыхания капель путем анализа динамики изменения ее светопропускания 90
3.4. Морфология осаждающихся структур. 94
3.5. Влияние нагрева подложки на термогидродинамику испарения и морфологию осадочных структур. 98
3.5.1. Скорость высыхания капель при разных температурах подложки 98
3.5.2. Исследование влияния температуры подложки на ширину образующихся кольцеобразных осаждений 100
3.5.3. Исследование влияния температуры подложки на высоту образующихся кольцеобразных осаждений 102
3.6. Формирование осадочных структур при высыхании массивов капель
наноколлоидов 106
3.7. Выводы к главе 3 109
ГЛАВА 4. Взаимодействие лазерного излучения с коллоидными каплями и термогидродинамическое управление морфологией 112
4.1. Постановка задачи взаимодействия лазерного излучения с коллоидными каплями 112
4.1.1. Используемые подложки и материалы исследования 113
4.1.2. Рабочие жидкости и коллоидные компоненты 114
4.1.3. Подготовка и проведение экспериментов 114
4.2. Результаты экспериментов 115
4.2.1. Экспериментальное исследование дистиллированной воды и вещества вода+глицерин 115
4.2.2. Экспериментальное исследование раствора NaCl 0,9%, наноалмаз в физиологическом растворе NaCl 0,9% и Al2O3 в щелочи 116
4.2.3. Экспериментальное исследование оксида железа в физ. растворе NaCl 0,9% 117
4.2.4. Движение капли оксида железа в физ. растворе NaCl 0,9% по наклонной плоскости против силы тяжести 120
4.2.5. Поведение капли наноколлоида железа на сажевом отложении 122
4.3. Фонтанирование капли оксида железа в физ. растворе NaCl 0,9% при воздействии перпендикулярного лазерного излучения 122
4.4. Другие эксперименты по исследованию воздействия лазерного излучения на капли различных жидкостей 124
4.4.1. Нагрев капель наноколлоидного раствора оксида железа с добавлением микросфер 124
4.4.2. Вода+микросферы и микроколлоидный раствор кофе 128
4.4.3. Капля наноколлоида оксида железа на алюминиевых подложках с углублениями различных размеров 130
4.5. Модели взаимодействия капель наноколлоидов с лазерным излучением 131
4.5.1. Предварительные оценки процессов 132
4.5.2. Модели процессов взаимодействия лазерного излучения с мультиколлоидными жидкостями 134
4.6. Выводы к главе 4. 138
ГЛАВА 5. Модели испарения наноколлоидных капель и формирования морфологии отложений на поверхности 141
5.1. Испарение капель, лежащих на подложках 141
5.2. Особенности испарения капель наноколлоидов 147
5.3. Формирование морфологии и разрушение структур в процессе высыхания капель наноколлоидов 155
5.4. Новая модель испарения наноколлоидных капель, лежащих на нагретых подложках 157
5.5. Выводы к главе 5 161
Основные выводы по результатам работы 163
Список использованных источников
