زاویه تماس تاثیر بسیار مهمی در رفتار قطره به هنگام برخورد با سطح جامد، از جمله تغییر شکل، پخش شدن و یا حتی جدا شدن قطره از روی سطح دارد. در این مقاله اثر زاویه تماس در برخورد قطره با سطح، مطالعه و مدل سازی شده است. ابتدا با استفاده از تئوری سینتیک مولکولی و بر پایه تحقیقات جدید، رابطه ای برای تعیین زاویه تماس دینامیکی قطره با سطح به دست آمده است. این رابطه سپس در شبیه سازی عددی قطره با سطح به کار رفته و بر پایه آن مدل عددی اصلاح گردیده است. نتایج مدل با نتایج آزمایشگاهی و همچنین با نتایج حاصل از مدلهای قبلی (استفاده از زاویه تماس تعادلی، زوایای تماس پیشروی و پسروی)، مقایسه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. مقایسه مدل با نتایج آزمایشگاهی نشان دهنده دقت بالای مدل و همچنین شبیه سازی دقیق رفتار قطره در برخورد با سطح می باشد. نتایج نشان می دهد که استفاده از تئوری سینتیک مولکولی در مقایسه با مدل زاویه تعادلی، از نوسانات جمع و پخش شدن قطره بر روی سطح خصوصا سطوح رطوبت پذیر، جلوگیری کرده و همچنین پیش یابی دقیق تری از مقدار و زمان حداکثر و حداقل قطر قطره پخش شده بر روی سطح، نسبت به مدل زوایای پیشروی و پسروی دارد. بر اساس نتایج حل عددی، منطقه پخش و منطقه جداشده قطره از روی سطح مشخص و مقدار حداکثر پخش بحرانی تعریف و تعیین گردیده است. در ادامه، مدلی تحلیلی برای بررسی تاثیر زاویه تماس در تعیین مقدار حداکثر پخش قطره بر روی سطح، ارایه شده است. نتایج بدست آمده از مدل تحلیلی در اعداد موئینگی (Ca) کم، نشان می دهد که با افزایش زاویه تماس تعادلی و یا کاهش عدد We، مقدار حداکثر پخش قطره کاهش یافته و وابستگی کمتری به عدد Re پیدا می کند. که در مقابل، مقدار حداکثر پخش در مقادیر زیاد We یا مقادیر کم زاویه تماس تعادلی افزایش پیدا کرده و به عدد Re وابستگی بیشتری دارد.

سابقه و هدف: چوب پلیمرهای مختلف، ویژگی های متفاوتی را در مقایسه با چوب ماسیو دارند، تحقیقات انجام شده تا کنون بیشتر به بررسی تغییرات فیزیکی و مکانیکی ایجاد شده در این فراورده ها پرداخته است از این رو این پژوهش به منظور بررسی رفتار حرارتی و زاویه تماس قطره در چوب پلیمر فورفوریله شده صنوبر انجام گرفت. مواد و روش ها: نمونه های چوب پلیمر با اشباع تحت فشار و پلیمریزاسیون منومر فورفوریل الکل با کاتالیزور حرارت ساخته شدند. نمونه های چوبی در دو سطح فورفوریلاسیون کم و زیاد با افزایش درصد وزنی به ترتیب 08/25% و 83/58% آماده و ساخته شدند. ثبات ابعاد نمونه ها با غوطه وری طولانی مدت در آب طبق استاندارد ASTM D-4442، زاویه تماس قطره با روش قطره گذاری آب دیونیزه و رفتار حرارتی نمونه ها نیز با تکنیک های TGA (آنالیز وزن سنجی حرارتی) و DTG (مشتق توزین حرارتی) بررسی شدند. یافته ها: نتایج نشان داد که واکشیدگی حجمی و جذب آب نمونه های فورفوریله شده نسبت به نمونه های شاهد کاهش می یابد. زاویه تماس قطره نیزدر نمونه های فورفوریله شده نسبت به نمونه های شاهد افزایش نشان داد و بیشترین زاویه تماس قطره در فورفوریلاسیون سطح زیاد به دست آمد. با محدود شدن فضاهای جذب رطوبت و نفوذ کمتر آب در داخل خلل و فرج چوب زاویه تماس قطره و خاصیت ترشوندگی چوب پلیمرحاصل کاهش یابد. نتایج آنالیز گرمایی (DTG) نمونه های فورفوریله شده نشان داد در فاز اول مقدار انرژی آزاد شده با توجه به بالا بودن دمای سوختن سلولز و پایداری نمونه ها کمتر است. در فاز دوم چوب پلیمر فورفوریله شده پایداری حرارتی بیشتری را نسبت به شاهد از خود نشان داده و با افزایش سطح فورفوریلاسیون این پایداری افزایش یافت. در فاز سوم، ترکیباتی که حاصل از تخریب حرارتی سلولز است، کاهش پیدا کرده و ماده قابل اشتعال کمتری تولید شده و انرژی آزاد شده نیز کاهش یافته است. در فاز سوم انرژی لازم برای شکستن پیوندها فراهم شده و صرف مشتعل کردن گازها و قطران می شود. نتیجه گیری: بر اساس یافته ها، چوب صنوبر فورفوریله شده نسبت به آزمونه های شاهد جذب آب و واکشیدگی حجمی کمتر داشته و دچار تغییرات فیزیکی کمتری می شود و بنابراین می توان همچنین این فراورده دارای ثبات حرارتی بالاتری نسبت به چوب ماسیو است که کاربرد آن را در مواردی که در معرض دماهای بالاتر هستند ایمن تر می سازد. انتظار داشت در ساخت محصولات چوبی و مبلمان شهری، در ناحیه اتصالات نیز کمتر تحت تاثیر تغییرات شرایط جوی دچار گسیختگی شود.

در این مطالعه، کاربرد معادله ی کسی بکستر در محاسبه ی زاویه ی تماس ظاهری برای قطرات با اندازه ی مختلف روی سطح زبر بررسی شده است. زاویه ی تماس محاسبه شده از تقریب کسر سطحی ارائه شده توسط کسی بکستر در سطوح زبر با مقدار حاصل از روش عددی توسعه داده شده در این مطالعه، مقایسه شده است. همچنین مفهوم کسر طولی پیشنهادی توسط یارسلو و میلر بررسی و روش عددی برای محاسبه ی آن ارائه شده است. بدین منظور قطرات کروی در اندازه های مختلف روی سطح مصنوعی زبر با ساختار زبری مکعبی شبیه سازی شده است. کسر طولی و کسر سطحی محاسبه شده توسط روش عددی توسعه داده شده در این کار، حول تقریب کسی بکستر رفتاری نوسانی دارد. مقدار این دو کسر هنگامی که شعاع قطره به بی نهایت میل می کند، برابر تقریب کسی بکستر است. نتایج این کار به تحلیل و پیش بینی مقدار زاویه ی تماس برای بازه گسترده یی از ابعاد قطرات به منظور تعیین ترشوندگی در سطوح زبر کمک می کند.

هدف این تحقیق بررسی اثر پوشش ها بر مقادیر زاویه تماس و زاویه تماس طی زمان قطره آب بر سطح کاغذ بود. تعداد 9 تیمار پوشش دهی مختلف بر روی دو نوع کاغذ چاپ و تحریر 75 و 125 گرمی انجام شد. هفت ترکیب پوشش دهی شامل 80% خاک رس، 20% کربنات کلسیم آسیابی، پراکنده ساز و مقادیر متفاوت پلی وینیل استات و لاکتیک اسید به عنوان متغیر اتصال دهنده استفاده شد. در دو پوشش آخر از 100% رنگدانه های کربنات کلسیم رسوبی، نشاسته کاتیونی، متامتیل آ کریلات، پراکنده ساز و دو سطح از نانو الیاف سلولزی استفاده شد. در این سوسپانسیون ها، مقدار نانو الیاف سلولز در ترکیب 8 دو برابر ترکیب 9 بود. پس از پوشش دهی به روش میله ای، کاغذها خشک شده و نمونه های شاهد و پوشش دهی شده اتوزنی شدند. سپس آزمون های فتیله ای و زاویه تماس قطره آب بر روی نمونه ها انجام گرفت. در نمونه های دارای پوشش ششم با 75 درصد اتصال دهنده، بیشترین زاویه تماس قطره آب و کمترین تغییرات زاویه تماس طی زمان ثبت شد. همچنین به علت دسترسی بیشتر گروه های هیدروکسیل، در نمونه های پوشش شده با دو پوشش آخر، به دلیل وجود نانو الیاف سلولزی، زاویه تماس قطره آب کاهش یافت و ترکیب هشتم آب دوست ترین نمونه بود. بهترین خواص ممانعتی فتیله ای و بیشترین حجم قطره پس از 20 ثانیه، با افزایش درصد اتصال دهنده همراه بود. در نمونه های شاهد و نیز سه تیمار با درصد اتصال دهنده زیاد، منحنی نمودار زاویه تماس در طی زمان آنها نسبتا افقی و نشان دهنده آب گریزی بود. مقدار همبستگی بین زاویه تماس و حجم قطره آب به ترتیب در کاغذهای 75 و 125 گرمی، 951/0 و 936/0 تعیین شد و اختلاف معناداری در مقادیر زاویه تماس و آزمون فتیله ای در بین همه نمونه های 75 و 125 گرمی دیده نشد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.

در این تحقیق، دینامیک تبخیر سطحی قطرات آب بر روی سطوح با پسماند زاویه تماس مختلف، به صورت تجربی و تحلیلی مورد بررسی قرار می گیرد. تبخیر سطحی قطرات آب بر روی سطوح، عموما در سه مرحله صورت می گیرد: مرحله سطح تماس ثابت، مرحله زاویه تماس ثابت و مرحله ترکیب که در آن سطح تماس و زاویه تماس توامان کاهش می یابد. حل معادله حاکم بر نرخ تبخیر قطره به دلیل نامعلوم بودن وابستگی زاویه تماس دینامیکی و شعاع تماس به زمان در طی تبخیر قطره، دشوار است. مشاهدات تجربی انجام شده در این تحقیق نشان می دهد که سطوح با پسماند بالا در بیشتر زمان تبخیر در مرحله سطح تماس ثابت قرار می گیرند و این در حالی است که قطره بر روی سطوح با پسماند پایین، در بیشتر مدت زمان تبخیر، فرآیند زاویه تماس ثابت را تجربه می کند. در ادامه مقاله، از این نتیجه استفاده شده و فرض می شود که کل فرآیند تبخیر بر روی سطوح با پسماند بالا و پایین در یک مرحله غالب صورت می گیرد و با استفاده از این فرض، معادله حاکم بر تبخیر قطره بر روی سطوح با پسماند بالا و پایین جداگانه و به صورت تحلیلی حل می گردد. هماهنگی بالایی بین نتایج به دست آمده از این تحلیل تئوری با داده های تجربی مشاهده می شود که اعتبار مدل تحلیلی پیشنهادی را تایید می کند.