帮助 关于我们

返回检索结果

不同粒径Janus微球的自驱动:实验及驱动机制对比
Two differet self-propulsion types of Janus microspheres: from the comparative experiments and driving mechanisms

查看参考文献20篇

王雷磊 1   崔海航 1 *   张静 1   郑旭 2   王磊 1   陈力 1  
文摘 Janus颗粒是两侧具有不同性质的非均质颗粒的统称.利用Pt-SiO_2型Janus微球的Pt一侧催化分解H_2O_2溶液,可以使得颗粒自驱运动.本文首先从实验角度对比了不同粒径、相同浓度下的两类自驱动现象,结果表明在d~O(1 μm)时为扩散泳驱动,d~O(10 μm)为气泡驱动,二者在运动轨迹、驱动速度上存在很大差异.随后,分析了主导的力学因素,并根据简化后的受力平衡关系建立了多场耦合的数值模型,重点研究了大粒径下浓度及速度场的分布,据此解释了气泡产生的位置及尺寸,并推断壁面滑移系数是数值模型中的关键匹配参数,及其在不同粒径下变化的可能机理.这一研究将为深入理解自驱动的机理及提高自驱动器件的驱动能力提供理论基础.
其他语种文摘 A Janus particle is a general term for a non-uniform particle that has different properties on different sides of particle. For a Pt-SiO_2 type of Janus microsphere, Pt side serves as the catalysis surface to decompose H_2O_2 solution, leading to the self-propulsion motion of particle. In this paper, the relevant experimental phenomena in two driven modes are compared first. The results show that under the same concentration of solution, the microsphere with a diameter of about 1 μm experiences self-diffusiophoresis propulsion; whereas, the one with an about 20 μm diameter experiences bubble self-propulsion. Significant differences in motional trajectory and propulsion velocity are found between them. Then, the dominated physical factors are analyzed and the multi-field coupling numerical model is constructed based on the simplified force balance analysis. Subsequently, the velocity field distribution and O_2 concentration distribution around Janus microsphere are also studied. According to these studies, we explain the position and size of the bubble generated. Further more, we infer that the wall slip coefficient is a key matching parameter in the numerical model, and two slip coefficients with a difference of an order of magnitude are given corresponding to the two types of self-propulsion modes. Then we explain the possible mechanism for the changes of wall slip coefficient under different particle sizes. The present study is beneficial to the in-depth exploration of the self-propulsion mechanism and also provides the theoretical foundation for improving the performance of self-propellant device.
来源 物理学报 ,2016,65(22):220201-1-220201-7 【核心库】
DOI 10.7498/aps.65.220201
关键词 Janus微球 ; 扩散泳 ; 气泡驱动 ; 滑移边界
地址

1. 西安建筑科技大学环境与市政工程学院, 西安, 710055  

2. 中国科学院力学研究所, 非线性力学国家重点实验室, 北京, 100190

语种 中文
文献类型 研究性论文
ISSN 1000-3290
学科 力学
基金 陕西省教育厅重点实验室科研项目 ;  资助的课题.国家自然科学基金
文献收藏号 CSCD:5873175

参考文献 共 20 共1页

1.  Gennes P G D. Angew. Chem. Int. Ed,1992,31:842 被引 31    
2.  Kapral R. J. Chem. Phys,2013,138:020901 被引 5    
3.  Cameron L A. Proc. Natl. Acad. Sci. USA,1999,96:4908 被引 4    
4.  Bickel T. Phys. Rev. E:Stat. Nonlin. Soft Matter Phys,2013,88:493 被引 1    
5.  Howse J R. Phys. Rev. Lett,2007,99:048102 被引 37    
6.  Brady J F. J. Fluid Mech,2011,667:216 被引 5    
7.  Zheng X. Phys. Rev. E,2013,88:032304 被引 15    
8.  Wu M L. AIP Adv,2014,4:031326 被引 3    
9.  Gibbs J G. Appl. Phys. Lett,2009,94:163104 被引 11    
10.  Manjare M. Phys. Rev. Lett,2012,109:128305 被引 9    
11.  Wang S. Langmuir,2014,30:3477 被引 3    
12.  Manjare M. Phys. Chem. C,2013,117:4657 被引 4    
13.  Paxton W F. J. Am. Chem. Soc,2006,128:14881 被引 12    
14.  Baraban L. ACS Nano,2012,7:1360 被引 6    
15.  Wang W. J. Am. Chem. Soc,2013,135:10557 被引 8    
16.  武美玲. Janus颗粒有效扩散系数的实验研究. 水动力学研究与进展A辑,2014:274 被引 4    
17.  崔海航. 自驱动Janus微球近壁运动特性实验与数值模拟研究. 物理学报,2015,64:134705 被引 3    
18.  Golestanian R. New J. Phys,2007,9:265 被引 3    
19.  胡静. 自驱动Janus微球分数布朗运动的颗粒动力学模拟. 水动力学研究与进展,2014,29:377 被引 3    
20.  Ebbens S. Phys. Rev. E,2012,85:02401 被引 1    
引证文献 3

1 周光雨 基于格子Boltzmann方法的自驱动Janus颗粒扩散泳力 物理学报,2017,66(8):084703-1-084703-10
被引 0 次

2 魏梦举 微尺度空泡溃灭驱使微球运动的机理研究 物理学报,2017,66(16):164702-1-164702-9
被引 2

显示所有3篇文献

论文科学数据集
PlumX Metrics
相关文献

 作者相关
 关键词相关
 参考文献相关

版权所有 ©2008 中国科学院文献情报中心 制作维护:中国科学院文献情报中心
地址:北京中关村北四环西路33号 邮政编码:100190 联系电话:(010)82627496 E-mail:cscd@mail.las.ac.cn 京ICP备05002861号-4 | 京公网安备11010802043238号