蒸发

Abstract(#br)We report evaporation of ethanol/water mixture droplets on both pillar-arrayed and micro-holed polydimethylsiloxane (PDMS) surfaces.

研究了水相聚苯乙烯( PS )纳米液滴在硅和聚二甲基硅氧烷( PDMS )表面的蒸发。实验结果表明，较软的PDMS表面产生较长的恒定接触半径( CCR )阶段，这可能是由于液-气界面张力垂直分量引起PDMS表面变形所致。在硅和PDMS表面都发现了具有不同裂纹模式的环状纳米颗粒沉积。裂纹形成的原位观察表明，纳米颗粒在硅表面的运动受到阻碍，产生了周期性分布的径向裂纹。相比之下，纳米颗粒在PDMS表面容易移动。这一观察表明，表面裂纹形态的差异可归因于纳米颗粒与基体之间的摩擦力。纳米颗粒与基体之间的较大摩擦力阻碍了裂纹的运动，产生了周期性分布的径向裂纹模式，而较小的摩擦力则产生了多个大裂纹。

我们报道了在纯水表面漂浮的厚度为7.8±0.1 µ m的固化聚二甲基硅氧烷( PDMS )膜上滴循环生长/回缩现象。渗透传质通过微尺度的漂浮PDMS膜提供了无梗盐水液滴的生长，随后液滴蒸发。蒸发阶段在三重线附近观察到NaCl晶体。观察到的生长/回缩周期是可逆的。提出并验证了通过固化PDMS膜的渗透传质模型。盐水液滴渗透生长的第一阶段很好地近似为普遍的线性关系，其斜率与液滴初始半径无关。所建议的物理模型定性地解释了液滴尺寸的时间演化。报道的工艺显示了在工业海水淡化中的应用潜力。

全球变暖正在影响世界许多地区的水分平衡，使其超过降雨量的蒸发，从而导致负面的环境后果和经济损失。利用特殊添加剂的超薄表面膜是降低水库自由面蒸发失水的有效途径。由于以脂肪醇(十六醇、十八醇及其混合物)为基础的添加剂稳定性差、成本高，因此寻找新的高效、经济的添加剂来减少蒸发造成的水分损失。在实验室，对厚度为1 μ m的PDMS - 100和PDMS - 200超薄膜对自由面蒸发水速率的影响进行了长期( 84天)的实验研究。得到了PDMS薄膜降低蒸发量效果的日值随时间的变化动态，以及从研究开始的总效果。在研究的第6天，蒸发量降低的日效应最大；分别占PDMS-200膜的39.5 %和PDMS-100膜的32.9 %。对于不加添加剂的水，以及类似具有超薄PDMS薄膜的储罐，传质系数的值与自由表面温度之间均得到了线性相关。采用厚度为1μm的PDMS-200膜，84d的总减蒸率为17.2 %，而相同厚度的PDMS-100膜，减蒸率为5.7 %。鉴于作用时间较长，从经济角度考虑，聚二甲基硅氧烷的超薄膜，特别是PDMS-200可以作为一种有利可图的替代使用基于脂肪醇的单膜。