Исследование термокапиллярной деформации и разрыва горизонтального слоя воды методом лазерной сканирующей конфокальной микроскопии

Об авторах:

Федорец Александр Анатольевич, доктор технических наук, заведующий лабораторией микрогидродинамических технологий, Тюменский государственный университет; fedorets_alex@mail.ru

Чеверда Вячеслав Владимирович,

Аннотация:

Экспериментально исследован эффект термокапиллярной деформации и разрыва тонкого горизонтального слоя воды на сапфировой подложке с линейным резистивным нагревателем из оксида индия (в виде напыленной дорожки толщиной 0.5 мкм, шириной 0.5 и длиной 40 мм). Для высокоточных измерений толщины слоя применялся лазерный сканирующий конфокальный микроскоп. Установлено, что глубина термокапиллярной деформации увеличивается прямо пропорционально мощности нагрева. Выдвинуто предположение, согласно которому разрыв происходит после того, как в утончающемся слое жидкости под термокапиллярным углублением объемная плотность теплового потока достигает порогового значения, определяемого комплексом свойств жидкости и подложки.

Список литературы:

1.             Безуглый Б. А. Лазерный метод измерения толщины тонкого слоя жидкости на твердой поверхности с помощью термокапиллярного отклика / Б. А. Безуглый, А. А. Федорец // Письма в ЖТФ. 2001. Т. 27. № 9. С. 20-25.

2.             Зайцев Д. В. Влияние смачиваемости подложки на разрыв локально нагреваемой пленки жидкости / Д. В. Зайцев, Д. П. Кириченко, О. А. Кабов // Письма в ЖТФ. 2015. Т. 41. № 11. С. 79-85.

3.             Люлин Ю. В. Исследование динамики разрыва горизонтального слоя жидкости с точечным нагревом со стороны подложки / Ю. В. Люлин, С. Е. Спесивцев, И. В. Марчук, О. А. Кабов // Письма в ЖТФ. 2015. Т. 41. № 21. С. 22-29.

4.             Ревкин С. Л. Теплофизические свойства воды и водяного пара / С. Л. Ревкин, А. А. Александров. М.: Энергия, 1980. 425 с.

5.             Федорец А. А. О возможности измерения температуропроводности жидкости по фотеконограмме / А. А. Федорец, П. Ю. Бакин, Э. Э. Колмаков // Вестник ТюмГУ. 2009. № 6. С. 118-124.

6.             Федорец А. А. Метод детектирования пороговой концентрации ароматических углеводородов в триэтиленгликоле / А. А. Федорец, А. А. Иванов, П. Ю. Бакин, Т. С. Даутов // Известия вузов. Нефть и газ. 2012. № 6. С. 81-84.

7.             Calatroni J. Interferometric determination of the surface profile of a liquid heated by a laser beam / J. Calatroni, G. Da Costa // Optics Communications. 1982. Vol. 42. Pp. 5-9.

8.             Riley R. J. Instability of thermocapillary-buoyancy convection in shallow layers /
R. J. Riley, G. P. Neitzel // Journal of Fluid Mechanics. 1998. Part 1. Characterization of steady and oscillatory instabilities.Vol. 359. Pp. 143-164.

9.             Scriven L. E. The Marangoni Effects / L. E. Scriven, C. V. Sternling // Nature. 1960. Vol. 187. Рp. 186-188.

10.         Wedershoven H. M. J. M. Infrared laser induced rupture of thin liquid films on stationary substrates / H. M. J. M. Wedershoven, C.W. J. Berendsen, J. C. H. Zeegers, A. A. Darhuber // Appl. Phys. Lett. 2014. Vol. 104. Pp. 054101-1–054101-4.