利用温度变化使得液滴碰撞状态改变的控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用温度变化使得液滴碰撞状态改变的控制方法，加热或冷却待碰撞液滴的温度，当液滴温度升高时会使得本应相互弹开的液滴变得容易聚合，当液滴温度降低时会使得本应相互聚合的液滴变得容易弹开。与现有技术相比，本发明可在诸如喷墨打印、表面喷涂、喷油燃烧等领域进行应用，改善和提高工业生产的质量及效能，与此同时也可在微流控、微制造、微生化反应等高新领域应用提供技术支持。
【专利说明】利用温度变化使得液滴碰撞状态改变的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于物理学应用【技术领域】，通过利用对气相环境中液滴的温度控制改变液滴的碰撞状态，达到改善产品品质，提高能源的利用率以及在微流控，微制造，微生化反应等高新领域应用的目的。
【背景技术】
[0002]液滴的碰撞状态问题一直是人们工业生产生活中的所关注的重要问题。例如在喷墨打印的过程中如果墨汁液滴在纸面上没有形成很好的融合会导致打印出的图像模糊不清，从而造成信息的丢失；再如在电子封装过程中如果电镀用的铜液滴出现弹开或没有很好地融合会造成铜线的不均匀甚至是产生断点，对产品产生极大的危害；又如在喷油燃烧的过程中油滴的碰撞对燃烧效率有很大影响，控制合理的碰撞状态可以有效的提高燃烧效率，提高能源利用率。
[0003]现有的控制手段都是通过液滴的碰撞速度和碰撞角度来改变其碰撞状态，然而在现实的工业生产生活中不一定可以单纯利用碰撞速度和碰撞角度来改变液滴的碰撞状态，且温度的差异是普遍存在于这些生产生活当中，合理的利用温度变化改变液滴的碰撞状态可以有效改善生产工艺，提升产品质量，提高能源利用率。同时利用温度变化改变液滴的碰撞状态也可以有效地为微流控，微制造，微生化反应等高新领域提供技术支持。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用温度变化使得液滴碰撞状态改变的控制方法。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种利用温度变化使得液滴碰撞状态改变的控制方法，其特征在于，加热或冷却待碰撞液滴所在的气相环境温度，当液滴温度升高时会使得本应相互弹开的液滴变得容易聚合，当液滴温度降低时会使得本应相互聚合的液滴变得容易弹开。
[0006]所述的待碰撞液滴所在的气相环境为将带碰撞液滴置于固体表面，所述的固体表面为金属表面、无机非金属表面、聚合物表面或复合表面，加热或冷却固体表面来改变气相环境温度。
[0007]所述的待碰撞液滴所在的气相环境为纯气相环境，包括空气、氮气、氢气；加热或冷却装有气体的容器来控制置于该气体中的液滴的温度。
[0008]所述的液滴的碰撞可为双液滴的碰撞也可为多液滴的碰撞。
[0009]所述的液滴温度的改变方式为直接加热或冷却的热传递、光热转化、电热转化多种改变液滴温度的方式。
[0010]所述的液滴的温度升高为任意单个或者多个液滴温度的升高。
[0011 ] 所述的液滴包括水滴、有机液相液滴、金属液滴、以及溶液液滴、乳池液液滴、悬池液液滴中多种物质混合的单相的或多相的液滴。[0012]所述的有机液相液滴包括甲苯，乙醇或烷烃类；所述的金属液滴包括铜，铁或铝。
[0013]所述的容易聚合表现为聚合的概率增加，也表现在聚合的时间缩短。
[0014]与现有技术相比，本发明有以下优点:
[0015](I)单纯控制温度变化即可改变液滴的碰撞状态。
[0016](2)温度的引入可使得一些原本不能实现的微制造，微生化反应等成为可能。
[0017](3)温度增加能加快液滴融合速度，有利于提高产品品质。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为超疏水表面上头碰头液滴碰撞聚合概率与温度的关系图。
[0019]图2为超疏水表面上头碰头液滴碰撞不同温度下的高速摄像图片。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施案例，以硅片为基底的超疏水表面液滴头碰头碰撞为例对本发明作进一步说明。
[0021]实施例1
[0022]在接触角为154°的超疏水表面上，一个液滴固定在其超疏水表面，另一液滴从正上方滴落，两液滴都为25°C，当液滴的相对速度为0.3m/s时，其相互弹开的概率为34%。在相同的相对速度的下，若将其中上方液滴的温度提升，液滴聚合的概率会迅速提高，当上方液滴的温度为27°C，30°C，32°C时，其聚合的概率为58%，80%，90%。当温度升高到35°C，其会百分之百聚合在一起。为了凸显温度变化对液滴碰撞的影响，进行了另一组实验。同时提高两个液滴的温度为27°C，30°C，32°C时，其聚合的概率为66%，96%，96%，当温度升高到35°C，其会百分之百聚合在一起。如图1所示。
[0023]实施例2
[0024]在接触角为154°的超疏水表面上，一个液滴固定在其超疏水表面，另一液滴从正上方滴落，当固定在超疏水表面的液滴为25°C，上方的液滴温度分别为25°C，40°C，50°C时，其融合时间会显著缩短，从12到15毫秒减小到O到3毫秒。如图2所示。
【权利要求】
1.一种利用温度变化使得液滴碰撞状态改变的控制方法，其特征在于，加热或冷却待碰撞液滴的温度，当液滴温度升高时会使得本应相互弹开的液滴变得容易聚合，当液滴温度降低时会使得本应相互聚合的液滴变得容易弹开。
2.根据权利要求1所述的一种利用温度变化使得液滴碰撞状态改变的控制方法，其特征在于，所述的待碰撞液滴所在的气相环境为将待碰撞液滴置于固体表面，所述的固体表面为金属表面、无机非金属表面、聚合物表面或复合表面，加热或冷却固体表面来改变气相环境温度。
3.根据权利要求1所述的一种利用温度变化使得液滴碰撞状态改变的控制方法，其特征在于，所述的待碰撞液滴所在的气相环境为纯气相环境，包括空气、氮气、氢气；加热或冷却装有气体的容器来控制置于该气体中的液滴的温度。
4.根据权利要求1所述的一种利用温度变化使得液滴碰撞状态改变的控制方法，其特征在于，所述的液滴的碰撞可为双液滴的碰撞也可为多液滴的碰撞。
5.根据权利要求1所述的一种利用温度变化使得液滴碰撞状态改变的控制方法，其特征在于，所述的液滴温度的改变方式为直接加热或冷却的热传递、光热转化、电热转化多种改变液滴温度的方式。
6.根据权利要求1所述的一种利用温度变化使得液滴碰撞状态改变的控制方法，其特征在于，所述的液滴的温度升高为任意单个或者多个液滴温度的升高。
7.根据权利要求1所述的一种利用温度变化使得液滴碰撞状态改变的控制方法，其特征在于，所述的液滴包括水滴、有机液相液滴、金属液滴、以及溶液液滴、乳池液液滴、悬池液液滴中多种物质混合的单相的或多相的液滴。
8.根据权利要求7所述的一种利用温度变化使得液滴碰撞状态改变的控制方法，其特征在于，所述的有机液相液滴包括甲苯，乙醇或烷烃类；所述的金属液滴包括铜，铁或铝。
9.根据权利要求1所述的一种利用温度变化使得液滴碰撞状态改变的控制方法，其特征在于，所述的容易聚合表现为聚合的概率增加，也表现在聚合的时间缩短。
【文档编号】G05D23/00GK103744446SQ201410012100
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】邓涛, 毅男, 黄兵, 尚文 申请人:上海交通大学