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Measurement of Lateral Adhesion Forces at the Interface between a Liquid Drop and a Substrate

Focus: Hanging Droplets Feel More Friction. Measurement of Lateral Adhesion Forces at the Interface between a Liquid Drop and a Substrate. Rafael Tadmor ,* Prashant Bahadur , Aisha Leh , Hartmann E. N’guessan , Rajiv Jaini , and Lan Dang. 報告者： 李彥廷 指導 老師 : 梁君致.

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  1. Focus: Hanging Droplets Feel More Friction Measurement of Lateral Adhesion Forces at the Interface between a Liquid Drop and a Substrate Rafael Tadmor,* Prashant Bahadur, Aisha Leh,Hartmann E. N’guessan, Rajiv Jaini, and Lan Dang 報告者： 李彥廷 指導老師: 梁君致

  2. Focus: Hanging Droplets Feel More Friction

  3. 概要 • 前言 • 實驗儀器介紹 • 儀器原理 • Young’sequation、deGennes–Shanahan方法的理論計算 • 三部分實驗量測的結果 • 總結

  4. 摩擦力 在兩接觸面之間，一種阻止物體運動或即將運動的力稱為摩擦力

  5. 實驗儀器介紹及原理

  6. 過去對於固液間摩擦力量測不易 1. 水平與垂直分量的耦合 2. 無法即時觀察實驗

  7. 新穎的實驗儀器 Centrifugal Adhesion Balance

  8. Centrifugal Adhesion Balance(CAB) 能夠對液滴施予的水平力與垂直力做”獨立操作”

  9. =CAB準備時間=CAB開始增加角速度的直到達到臨界角速 度的時間= 液滴從靜止到開始移動瞬間所經的時間

  10. 液滴:十六烷 (hexadecane) 表面張力 =27.2 （dyne/cm） 密度 =0.7701 （g/cm^3） 熔點 =18.17（°C）沸點 =287（°C,常壓)

  11. 基板:矽基板上鍍鐵氟龍薄膜鐵氟龍=聚四氟乙烯 (Polytetrafluoroethene) 密度 =2200 （kg/m^3） 熔點 =600（K）“其物理特性是具有非常低的表面能”

  12. 平板傾斜角度 (液滴朝上 , sessile) (液滴懸掛, pendant)

  13. 液滴固著時間對實驗的影響

  14. 液滴:十六烷 (hexadecane)3.3μl基板:經過 OTA處理的雲母 OTA(octadecyltrimethyl ammonium)十八烷基三甲基铵 C21H46N

  15. 當時，和會趨於穩定的值 實驗結果: 穩定值>穩定值

  16. Young’sequation

  17. 為液-氣間表面張力 為固-液間表面張力 為固-氣間表面張力 為液滴與固體表面的接觸角

  18. 垂直分量?

  19. deGennes-Shanahan 垂直分量造成表面形變正比於

  20. 固-液間的強交互作用力使液滴固定在表面上的比例固-液間的強交互作用力使液滴固定在表面上的比例

  21. 其中是Young’sequation的垂直分量 加劇固液分子隨時間重新取向

  22. 為前進角 , 為後退角

  23. 理論: 其中 下標 s 表 sessile ，液滴朝上的case 下標p 表pendant，液滴向下懸掛的case

  24. 系統達臨界角速度 時，液滴開始移動 液滴朝上的case 液滴懸掛的case

  25. 計算得

  26. 此部分的實驗也證實

  27. 改變液滴尺寸觀察所施加正向力大小對實驗的影響改變液滴尺寸觀察所施加正向力大小對實驗的影響

  28. 液滴:十六烷 (hexadecane)0.5μl 基板:經過 OTA處理的雲母

  29. 總結

  30. 1. 由實驗結果看到違背常理的現象 液滴與固體表面有較小的接觸面積和負的正向力會使滑動液滴所需的橫向力較大 2. 目前沒有一個理論能解決這些新現象其中的細節， deGennes–Shanahan的方法符合實驗結果，但不清楚在的情況

  31. 3.CAB能夠對能夠對液滴施予的水平力與垂直力做獨立操作，也能夠改變不同的液滴靜止時間3.CAB能夠對能夠對液滴施予的水平力與垂直力做獨立操作，也能夠改變不同的液滴靜止時間 4.液滴靜止時間影響界面上分子間的重新取向，而導致了較高的分子間作用力 5. 拉力與推力都能促進界面上分子間重新取向

  32. 謝謝

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