چکیده :

مطالعات اخیر ناکافی بودن مفاهیم شناخته شده از گسترش مایعات خالص بر سطوح جامد را در توصیف گسترش۱ نانوسیالات۲ نشان داده است. در این مقاله ترکنندگی و گسترش نانوسیالات روی سطوح جامد با تأکید بر برهمکنش های پیچیده بین ذرات نانوسیال و سطح جامد مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی به صورت نظری و با مدل سازی گسترش فیلم نازک نانوسیال در سطوح آب دوست تحت اثر فشار جدایش ساختاری ۳ انجام شده است. در این مدل قطره در حال پخش به عنوان مجموعه ای از لایه های مجزای نانوذرات فرض می شود اما در عین حال از تقریب روان کاری که مبتنی بر پیوستگی سیال می باشد برای توصیف مناسب شرایط مرزی مسأله استفاده می گردد. در نهایت برای تعیین شکل میان-رویه۴ در حالت تعادل، فانکشنال انرژی فیلم نانوسیال را ایستا خواهیم نمود. با ایستاسازی این فانکشنال، شکل میان-رویه به وسیله معادله یانگ-لاپلاس افزوده ۵ و رابطه یانگ اصلاح شده ۶ مشخص می گردد.

واژه های کلیدی: نانوسیال، فیلم نازک، گسترش، ترکنندگی، فشار جدایش ساختاری

۱ spreading 2- nanofluids 3 – Structural disjoining pressure 4 -Interface

۵ -Augmented Young-Laplace equation

۶- Augmented <RXQJʼV UHODWLRQ

-۱ مقدمه

امروزه نانوسیالات (سیستم تعلیق ذرات نانومتری در مایعات) در توسعه فرایند های صنعتی و اصلاح سیستم های بیولوژیکی به طور جدی مورد توجه قرار گرفته اند. نحوه گسترش این سیالات و تغییر ترشوندگی حاصل از آن، نانوسیالات را به گزینه ای مناسب برای اصلاح خاک، روغن کاری و ازدیاد برداشت نفت تبدیل کرده است. پدیده ترکنندگی و گسترش مایعات کلوئیدی شامل ذرات در ابعاد نانومتر (اعم از مایسل ها یا ماکرومولکول ها) به صورت تجربی و نظری در سال های اخیر مورد مطالعه قرار گرفته است. با بررسی تجربی روی گسترش نانو سیالی شامل اتانول و نانوذرات آلومینیوم نشان داده شده که با افزایش درصد وزنی نانوذرات، میزان گسترش نانو سیال افزایش می یابد .[۱] گرانروی نانوسیال نیز با افزایش کسر حجمی نانوذرات افزایش می یابد و در نتیجه سرعت پخش آن، که با معکوس گرانروی مایع متناسب است، کاهش خواهد یافت. این نتایج تجربی تأثیر نانوذرات بر گسترش نانوسیالات را به وضوح نشان می دهد. برای توصیف دینامیک خط تماس، مدل های هیدرودینامیکی و جنبش مولکولی توسط بلیک و هاینز پیشنهاد شده است. تفاوت اساسی این دو مدل در نحوه ی توصیف اتلاف انرژی در آنها نهفته است؛ مدل هیدرودینامیکی تأکید بر از دست دادن بخش عمده ای از انرژی به دلیل جریان ویسکوز دارد و مدل جنبش مولکولی بر اتلاف غیر هیدرودینامیکی در نزدیکی خط تماس سه فازی تمرکز دارد. ترکیبی از مدل های هیدرودینامیک و جنبش مولکولی توسط پتروف و همکاران ارائه شده است که اتلاف ویسکوزی را در توده و اتلاف ناشی از جنبش مولکولی را در خط تماس لحاظ می نماید .[۲] در کار حاضر یک مدل ساده برای فیلم های نازک مایع با استفاده از تقریب روانکاری به دست آمده است. این تقریب که مبتنی بر فرض پیوستگی می باشد کمک می کند تا شرایط مرزی به نحو مناسبی بیان شود. در ادامه به معرفی مدل و بررسی نتایج آن می پردازیم.