TEORIE NETKANÝCH TEXTILIÍ. Kapky Kapilární délka. Simulace pomocí Isingova modelu. 7.přednáška

Transkript

1 Kapky Kapilární délka Simulace pomocí Isingova modelu 7.přednáška

2 Kapaliny vykazují poněkud zvláštní vlastnosti. Mají schopnost porazit gravitaci a vytvořit kapilární mosty, přesouvat se po šikmých rovinách, nebo stoupat ve velmi malých kapilárách. Avšak kapky mohou ztratit svůj tvar koule naopak pod vlivem gravitace.

3 TVARY KAPEK (OBJEMY KAPEK) SFÉRICKÁ KAPKA -1 KOLÁČOVÁ KAPKA Real photo of a cake drop with denotation of a capillary length.

4 TVARY KAPEK (OBJEMY KAPEK) SFÉRICKÁ KAPKA KOLÁČOVÁ KAPKA

5 Tvary kapek kapilární délka gh 2. r 2 g rh 1. 2 Jednotky kapilární délky? Scheme of liquid wicking into a cylindrical capillary from a reservoir, where h is height of meniscus above liquid reservoir level and r is capillary radius. Adamson, A., W., Gast, A., P.: Physical Chemistry of Surfaces, A Wiley-Interscience Publication (1997)

6 RADIÁLNÍ KAPILÁRA Prof. Abraham Marmur is working at the Technion, Israel Institute of Technology in Haifa, Israel. His research interest cover a broad range of interfacial and colloidal phenomena, in particular wetting, adhesion and capillarity, contact angle theory and measurement, ultra-hydrophobic surfaces, spreading on surfaces: relationship between adhesion and wetting, capillary penetration into porous media, wetting and dispersions of powders; liquid dispersions and emulsion stability. Marmur, A.: Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 124, No.1, pp (1988)

7

8 RADIÁLNÍ KAPILÁRA The radial capillary model is presented on the left side, where is outside contact angle; R is radius of the outside drop part; is contact angle inside the radial capillary and r is the radius of liquid shape inside the radial capillary. The liquid body with the first r and the second -R 2 = d/(2 cos ) radii of curvature inside the radial capillary is on the right side. Marmur, A.: Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 124, No.1, pp (1988)

9 Laplaceovy tlaky RADIÁLNÍ KAPILÁRA (2/R) + (2cos /d) (1/r) Scheme of Laplace pressure s actions inside a liquid body penetrating into the radial capillary leading to a condition of spontaneous penetration of liquid drop into the radial capillary. PODMÍNKA SPONTÁNNÍHO PRONIKÁNÍ KAPKY DO RADIÁLNÍ KAPILÁRY VYCHÁZÍ Z TĚCHTO VZTAHŮ p 1 -p cos p1 p2 R r d r d 2d 2cos R r p d 2d 2cos R, kde r p je nejmenší poloměr r který dovoluje spontánní pronikání. Poloměr r p je nazýván priming radius.

10 RADIÁLNÍ KAPILÁRA a) b) Dva limitní případy pronikání sférických kapek do porézních materiálů: OTEVŘENÝ REŽIM = konst. R konst; R UZAVŘENÝ REŽIM konst; R= konst.

11 RADIÁLNÍ KAPILÁRA Příklad - Pronikání do NT

12 RADIÁLNÍ KAPILÁRA Příklad - Pronikání do NT Modelová uspořádání jako teoretický úvod do problematiky x experiment s NT c) Tvary kapek + d) Pronikání kapek do porézních materiálů e R The Locked Gravity Regime R/R 0 =1; R is constant. The Unlocked Gravity Regime R=R 0.exp{-(t-t 0 )/ p }. Bacri, L., Brochard-Wyart, F.: Droplet suction on porous media, The European Physical J. E, Vol. 3 (2000) Unstable area (change of the drop curvature). The Unlocked Regime R/R 0 0; the radius R decreases linearly with time.

13 RADIÁLNÍ KAPILÁRA Příklad - Pronikání do NT e R Sférická kapka pronikající do NT == postupná kombinace obou režimů

14 Sledování průniku kapek do vlákenné struktury netkaných textilií Výsledky nalezení třetího režimu height ; width ; angle V mm 3 w; h mm i) ii) iii) Example of the graphical recording of increasing the volume of liquid inside the nonwoven, the change of a height, a width and a contact angle of drop versus time and the image analysis for this drop. The weight of the drop was 0,07 g.

15 RADIÁLNÍ KAPILÁRA Příklad - Pronikání do NT Uzavřený grafitační režim R/R 0 =1; R is constant. Otevřený gravitační režim R=R 0.exp{-(t-t 0 )/ p }. Nestabilní oblast (změna do sférické kapky) Unstable area (change of the drop curvature). Otevřený režim R/R 0 0; the radius R decreases linearly with time. Koláčová kapka pronikající do NT == postupná kombinace tří režimů

16 Sledování průniku kapek do vlákenné struktury netkaných textilií Popis postupu Výška = 1pxl