凝聚态物理 > 软凝聚态物理
[提交于 2025年8月28日
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标题: 凝胶喷射:软微凝胶网络稳定并延长无喷嘴水射流
标题: Jetting with gels: Soft microgel networks stabilize and extend nozzle-free water jets
摘要: 高速液体射流的稳定性对于从精密打印到无针药物输送的应用至关重要,然而它本质上受到毛细管驱动破裂的限制。 稳定射流的一种常见策略是使用表面活性剂来降低表面张力。 然而,在由表面声波(SAWs)驱动的无喷嘴喷射中,极端的变形速率会导致常规表面活性剂脱附,因此需要替代策略来稳定射流。 特别是,我们发现调整PNIPAM微凝胶的纳米尺度柔软度提供了一种强大且生物相容的策略来克服这一限制。 柔软、低交联密度的微凝胶在气-水界面形成弹性界面网络,抑制表面张力恢复,延迟雷利-普拉特勒不稳定性,并将SAW驱动的射流长度延长高达44%。 相比之下,更硬的微凝胶在受力下失去网络凝聚力,导致射流迅速破裂。 为了获得分子级的见解,我们进行了耗散粒子动力学模拟,结果表明,在软微凝胶中,聚合物桥在拉伸过程中保持纠缠,维持较低的有效表面张力。 最后,一种简单的标度分析,平衡了SAW驱动传递给液滴的动能与形成射流所需的表面能,定量预测了观察到的长度增强。 这种无表面活性剂、生物相容的方法为长寿命射流奠定了基础,使无针药物输送、高速打印和其他高应变界面流动应用成为可能。
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