Diffusiophoresis of a non-polar fluid droplet laden with soluble ionic surfactants
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
研究非极性液滴中带可溶性离子表面活性剂的扩散电泳，揭示有限速率表面活性剂动态和界面传输对液滴运动的关键作用。
2026-02-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Interfacial mechanisms for stability of surfactant-laden films
液体薄膜是日常生活的核心。它们普遍存在于现代技术（药品、涂料）、消费品（泡沫、乳液）中，也具有重要的生物功能（眼睛的泪膜、肺部的肺表面活性剂）。所有这些例子的共同特征是在空气-液体界面处存在表面活性分子。虽然它们只形成分子薄层，但这些表面活性剂在自由表面上产生复杂的表面应力，这对下面的薄液膜的动力学和稳定性具有重要影响。在这里，我们进行简单的减薄实验，探索的基本机制，使表面活性剂分子减缓重力驱动排水的底层膜。我们提出了一个简单的模型，适用于可溶性和不溶性表面活性剂系统。我们表明，表面活性剂与有限的表面流变性的影响，通过粘弹性界面应力的体积流量，而表面活性剂与无粘表面实现稳定，通过相对的表面张力引起的马兰戈尼流。
2016-08-07 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Coalescence of sessile aqueous droplets laden with surfactant
本研究通过大规模分子动力学模拟，揭示了含表面活性剂固着液滴在不同润湿性基底上的聚结机制，发现接触角影响聚结行为，桥接生长遵循2/3幂律，且表面活性剂浓度增加会减缓聚结。
2024-02-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Waves at surfactant-laden liquid-liquid crystal interface
本文从理论上研究了当表面活性剂膜处于各向同性二维流体相并诱导垂直于界面的指向矢取向时，在各向同性液体和液晶液晶之间的单分子表面活性剂膜上的表面波。得到了表面波的频散关系，并考虑了表面活性剂层引起的锚定、界面的曲率能和粘弹系数的各向异性，分析了不同的表面波模式。毛细管和双折射表面模式的色散规律保持了与各向同性体系相似的结构，但涉及各向异性的粘度系数。附加模式与由于界面处的锚定而引起的方向场的弛豫有关。该结果可用于确定不同性质的向列相-表面活性剂-各向同性界面上的表面光散射的实验数据。
2007-06-12 cond-mat.soft
Capillary nanowaves on surfactant-laden liquid films with surface viscosity and elasticity
本研究通过分子动力学模拟和理论分析，发现表面活性剂通过降低表面张力和引入弹性能影响液膜纳米波，并利用Boussinesq-Scriven模型解释了表面粘度导致的波衰减减慢现象。
2023-06-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Collision of surfactant-laden droplets: insights from molecular dynamics simulation
本文通过分子动力学模拟研究含表面活性剂液滴的碰撞动力学，发现其桥增长经历线性标度与幂律动力学两阶段，且转变比纯水液滴更快，并基于速度与偏移量给出了聚结、分离和飞溅的相图。
2025-08-14 cond-mat.soft
Microscale investigation of binary droplet coalescence using a microfluidic hydrodynamic trap
微米级液滴的聚结受到几个参数的影响，包括液滴尺寸、两相粘度、液滴速度和接近角，以及界面张力和表面活性剂覆盖率。在表面活性剂存在下，聚结液滴之间的膜的动力学和变薄可能特别复杂，这是由于产生Marangoni应力和降低的膜流动性。在这项工作中，一个微流体流体动力斯托克斯陷阱是用来轻轻地转向和陷阱的表面负载微米大小的液滴在一个十字槽的中心。使进入的液滴与捕获的液滴聚结，产生膜排水时间的测量。在重矿物油和轻矿物油中，使用微流体T型接头在上游形成水滴，并使用油溶性表面活性剂SPAN 80进行稳定。测量膜排水时间作为连续相粘度、进入液滴速度、截留液滴尺寸和高于和低于临界胶束浓度（CMC）的表面活性剂浓度的函数。如所预期的，具有较高表面活性剂浓度、较高连续相粘度和较慢液滴速度的系统表现出较长的膜排水时间。也许更令人惊讶的是，较大的液滴和高限制也导致较长的膜排水时间。这里的结果用于确定聚结的临界条件，包括上限和下限临界毛细管数。此外，它表明，诱导的表面活性剂浓度梯度效应，使聚结事件后，液滴最初絮凝，在表面活性剂浓度高于CMC。微流体流体动力学陷阱提供了新的见解膜排水的表面活性剂的作用，并开辟了途径，在微米长度尺度和毫秒时间尺度的控制聚结研究。
2020-05-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
(Super)Spreading and drying of trisiloxane-laden quantum dot nanofluids on hydrophobic surfaces
纳米流体为广泛的工业领域带来了希望。然而，对纳米流体，特别是含有表面活性剂的纳米流体在干燥和铺展过程中的润湿行为和沉积形成的理解仍然很差。本文对基于量子点的纳米流体的蒸发动力学和纳米胶体悬浮液在六甲基二硅氮烷、聚苯乙烯和聚丙烯涂覆的疏水表面上的蒸发驱动自组装进行了实验研究。此外，对于第一次，我们迈出了一步，了解超级铺展表面负载纳米流体的润湿动力学。结果表明，与纯液体相比，无表面活性剂的量子点纳米流体在干燥过程中经历了包括最后一个附加钉扎模式在内的四种蒸发模式，而接触角减小时三重接触线被纳米晶体钉扎。与以前的研究相反，发现向表面活性剂水溶液中添加纳米颗粒导致铺展速率恶化并形成双咖啡环。对于所有检查的表面，超铺展在存在和不存在的量子点纳米粒子发生。尽管在所有基底上形成咖啡环，但它们具有不同的形态。特别地，在六甲基二硅氮烷和聚苯乙烯涂覆的表面上将结状结构并入环中
2020-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spreading of aqueous droplets with common and superspreading surfactants. A molecular dynamics study
液滴的表面活性剂驱动的扩散是从涂覆流技术到提高石油采收率的许多应用中的基本过程。尽管在描述表面活性剂的液滴中的扩散过程方面取得了重大进展，包括令人兴奋的超扩散现象，但底层机制的许多特征需要进一步理解。在这里，我们已经进行了分子动力学模拟的粗粒度模型与力场从统计缔合流体理论研究液滴载有常见的和superspreading表面活性剂。我们已经证实了超铺展机制的重要元素，即表面活性剂在接触线处的吸附和表面活性剂从本体的快速补充。通过一系列不同表面活性剂的液滴的详细比较，我们的分析表明，表面活性剂在界面处的吸附能力是超铺展机制的关键特征。为此，倾向于形成聚集体并在聚集的核中具有强疏水吸引力的表面活性剂阻止界面的快速补充，导致铺展能力降低。我们还表明，各种表面活性剂的性能，如扩散和建筑，发挥次要作用的蔓延过程中。此外，我们还讨论了各种液滴特性，如高度，接触角，表面活性剂的表面浓度，突出超铺展和普通表面活性剂之间的差异。我们预计，我们的研究将为需要控制润湿的应用提供进一步的见解。
2019-09-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unlocking Surfactant Synergies for Fluorine Replacements: A Microfluidic Exploration of Emulsion Stability and Coalescence Dynamics
本研究利用微流控装置测量油包水乳液液桥聚并频率，考察 Glucopon 215 与 Dow502W 等无氟表面活性剂混合物，揭示其协同稳定作用及替代氟化表面活性剂的潜力。
2025-07-23 cond-mat.soft
Solid adsorption: the missing mechanism for surfactant contact lines -- a phase-field approach
KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
通过热力学一致的相场模型，纳入固体壁面吸附，解释了表面活性剂接触线动力学中亲水性增强的实验趋势，弥补了现有预测模型的缺失机制。
2026-06-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Swimming active droplet: A theoretical analysis
最近，一个积极的微型游泳器被构造成一个微米大小的溴水滴被放置到一个表面活性剂负载的油相。由于表面活性剂在界面处的溴化反应，表面张力局部增加并且变得不均匀。这就产生了马兰戈尼流，推动蠕动的液滴向前运动。我们开发了一个扩散-平流-反应方程的表面活性剂混合物的序参量在液滴界面使用的混合自由能。数值解揭示了一个稳定的游泳政权以上的临界Marangoni数M，但也停止和振荡状态时，M进一步增加。游动液滴被识别为推动器，而在振荡状态下，其在作为拉动器和推动器之间振荡。
2012-10-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Lifetime of sessile saliva droplets in the context of SARS-CoV-2
呼吸道疾病（如COVID-19）从受污染表面的传播取决于含有病毒的沉积液滴的干燥时间。蒸发速率取决于环境条件，例如环境温度和相对湿度以及物理性质（例如，液滴体积、接触角和组成）。呼吸道飞沫除水外还含有盐（NaCl）、蛋白质（粘蛋白）和表面活性剂（二棕榈酰磷脂酰胆碱），预计这些物质会对蒸发产生很大影响。一个基于扩散的理论模型，用于估计干燥时间的开发，考虑到动态接触角的唾液液滴与盐和不溶性表面活性剂负载。考察了初始体积、接触角、盐度、表面活性剂浓度、环境温度和相对湿度对液滴干燥时间的影响。
2020-08-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Bubble coalescence in worm-like micellar solutions
水溶液中的表面活性剂在盐的存在下自组装，形成长的、柔性的蠕虫状胶束（WLM）。WLM溶液具有粘弹性，可用于许多应用，如化妆品、减阻和水力压裂。WLM溶液中气泡的动力学是许多这些产品稳定性的重要考虑因素。在这篇手稿中，我们调查的薄膜排水动力学导致WLM解决方案中的气泡合并。选择盐和表面活性剂的类型和浓度，以使测试的WLM溶液的粘弹性能在模量和弛豫时间上跨越两个数量级。排水和聚结的各个阶段-在顶点处形成厚区域-凹窝，该凹窝的变薄和冲刷以及破裂前排水的最后阶段，通过蠕虫状胶束溶液的粘弹性来修改。由于WLM溶液具有独特的粘弹性，我们还观察到了一些有趣的流体动力学现象，包括弹性反冲、薄膜撕裂和单步终端排水。
2020-06-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporation of dilute sodium dodecyl sulfate droplets on a hydrophobic substrate
载有表面活性剂的固着液滴的蒸发在自然界和工业应用如喷墨印刷中无所不在。当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度（CMC）时，可溶性表面活性剂开始在水溶液中形成胶束。在这里，十二烷基硫酸钠（SDS）水溶液固着液滴在疏水表面上的蒸发进行了实验研究，SDS浓度范围从0.025到1 CMC。与静止水滴的恒定接触角相反，我们观察到，在同一表面上，浓度低于0.5 CMC的SDS负载液滴的接触角首先减小，然后增大，最后减小，导致局部接触角最小。令人惊讶的是，发现最小接触角显著低于静态后退接触角，并且其随着初始SDS浓度的降低而降低。此外，发现在局部接触角最小值处的本体SDS浓度随着初始SDS浓度的降低而降低。观察到的接触角最小值相对于归一化蒸发时间的位置及其最小值被证明与相对湿度和液滴体积以及因此与总蒸发时间无关。我们讨论了所观察到的接触角动力学在基板上的SDS分子在浓度低于0.5 CMC的无序层的形成。本工作强调了固着液体表面活性剂液滴蒸发的复杂性和蒸发过程中的表面活性剂-基板相互作用的影响。
2019-08-26 cond-mat.soft physics.atm-clus physics.flu-dyn
Influence of the time-dependent surfactant adsorption on the lifetime of a drop pressed by buoyancy against a planar interface
本文利用可变形液滴的乳化稳定性模拟（ESS）研究了吸附时间对200- $μ$ m的大豆油液滴在浮力作用下在水/油平面界面上聚结时间的影响。界面由固定在空间中的5000- $μ$ m油滴表示。小液滴的运动由液滴之间的相互作用力、浮力及其与溶剂的热相互作用决定。相互作用力取决于油/水界面处表面活性剂分子的表面浓度。假设扩散限制吸附，表面活性剂的表面过量变为其表观扩散常数$D_{app}$的函数。根据$D_{app}$的大小，得到了不同的聚结时间的概率分布。讨论了这些分布的起源和意义。
2013-05-23 cond-mat.soft
Theoretical Prediction and experimental measurement of the mixed flocculation/coalescence rate of ionic Hexadecane-in-water nano-emulsions
理论计算的混合聚集/聚结（kFC）率对应于一组的十六烷在水中的纳米乳液稳定与十二烷基硫酸钠（SDS）在不同的NaCl浓度。通过乳液稳定性模拟（ESS）预测的分散体的聚集体总数随时间的变化获得速率。为了模拟盐浓度对表面活性剂的表面过量的依赖性，实施了两种不同的模型。还进行了kFC的实验测量，基于作为时间的函数的乳液的浊度的变化。只有当表面活性剂吸附模型考虑到表面活性剂溶液的盐析和由连续相的离子强度的增加引起的液滴表面电荷的部分屏蔽之间的平衡时，理论和实验之间才能达到令人满意的一致。观察到的行为不能根据Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）理论来证明。相反，任何大小的聚集体的可逆絮凝提出作为一种替代机制来解释的依赖性kFC作为盐浓度的函数。
2015-07-07 cond-mat.soft
Controlled Nanoparticle Formation by Diffusion Limited Coalescence
聚合物纳米粒子在科学技术领域具有巨大的应用潜力。它们的功能在很大程度上取决于它们的大小。我们提出了一个理论，通过沉淀聚合物到一个坏的溶剂中的存在下，稳定的表面活性剂形成的纳米粒子的大小。分析理论是基于聚合物的扩散限制聚结动力学。确定了两个相关的时间尺度，混合和聚结时间，并显示它们的比率以确定最终NP直径。发现尺寸以普遍的方式缩放，并且如果表面活性剂浓度足够高，则主要对混合时间和聚合物浓度敏感。模型预测与实验数据吻合良好。因此，该理论提供了一个坚实的框架，剪裁纳米粒子与先验确定的大小。
2012-11-04 cond-mat.soft physics.chem-ph
Catastrophic thermal destabilization of two-dimensional close-packed emulsions due to synchronized coalescence initiation
高浓度乳状液发生热相变时的相分离机理尚待阐明。在这里，我们在2D中创建了一个六方密堆积的单分散乳液，并表明在冷热循环过程中，乳液完全不稳定，类似于相分离。这种灾难性的不稳定的机制被发现是自发的聚结引发，同步发生在每个固化液滴和它的邻居。这种同步聚结引发在乳液中建立了系统范围的网络连接，导致大规模的不稳定。发现这种系统范围的聚结引发对液滴尺寸和表面活性剂类型不敏感，但依赖于网络连接性和单个液滴的晶体含量。
2020-04-14 cond-mat.soft
Active Brownian motion of emulsion droplets: Coarsening dynamics at the interface and rotational diffusion
一个微米大小的溴水滴浸在表面活性剂负载的油相中可以游泳（S。图图帕利河Seemann，S. Herminghaus，New J.Phys.13073021（2011））。溴在液滴界面处与表面活性剂反应并生成表面活性剂混合物。它可以自发地相分离由于solutocapillary Marangoni流，推动液滴。我们模拟系统的扩散-平流-反应方程的混合物序参量在界面上，包括热噪声和耦合到流体流动。超越之前的工作，我们说明了表面活性剂混合物在轴对称游泳状态下朝向相分离的粗化动力学。粗化过程分为两个步骤：一个最初的域大小的缓慢增长，其次是一个几乎弹道政权。在较大的时间尺度上，局部表面活性剂组合物中的热波动在游泳方向上引发随机变化，并且液滴执行持久的随机行走，如在实验中观察到的。数值结果表明，旋转相关时间尺度与噪声强度的平方成反比。我们确认这种缩放的扰动理论的混合物序参量的波动，从而确定作为一个活跃的布朗粒子的活性乳液液滴。
2016-08-08 cond-mat.soft
Evaporative thermo-fluidics and deposition patterns in surface-active droplets
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；Birla Institute of Technology and Science Pilani（比拉理工学院皮拉尼分校）
研究表面活性剂负载液滴蒸发过程中热质传输和沉积模式，通过实验和理论分析揭示表面活性剂浓度与润湿性对蒸发速率及对流的影响。
2026-04-15 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Non-coalescence and in-plane momentum generation in sessile droplet clusters
本文研究了疏水表面静坐液滴簇中液滴的非聚并现象，发现液滴聚并时的表观接触会产生弹跳相互作用并引发面内动量产生，实现液滴自驱动，为超疏水表面滴状冷凝中的被动液滴去除提供了新途径。
2025-07-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Worm-like emulsion droplets
研究发现乳液液滴表面结合的表面活性剂渗透压可逆转总表面自由能符号，引发球形到蠕虫状乳液的相变，模型预测与实验结果一致。
2025-04-12 cond-mat.soft
Foamability of aqueous solutions: Role of surfactant type and concentration
本文研究了控制各种表面活性剂溶液起泡性的主要表面特性。阴离子，阳离子和非离子表面活性剂与不同的头部基团和链长的实验进行在一个很宽的浓度范围内，从0.001 mM到100 mM。电解质的浓度也从0变化到100 mM。对于所有的表面活性剂的研究，三个区域中的发泡性，VA，表面活性剂浓度的对数，lgCS的依赖，观察。在区域1中，VA非常低，并且弱依赖于CS。在区域2中，VA随着CS急剧增加。在区域3中，VA达到平台。一个关键的新要素，在我们的解释发泡数据是，我们使用的表面张力测量，以确定依赖的主要表面性质（表面活性剂吸附，表面覆盖和表面弹性）的表面年龄的气泡。通过这种方式，我们通过考虑发泡过程中形成的动态吸附层的性质来解释发泡测试的结果。非离子型和离子型表面活性剂的数据合并在两个主曲线附近，当绘制为表面覆盖率、表面迁移率因子或动态吸附层的吉布斯弹性的函数时。离子型和非离子型表面活性剂之间的这种差异被解释为具有离子型表面活性剂的泡沫膜表面之间的静电排斥的重要贡献，该离子型表面活性剂甚至在中等表面覆盖度和相对高的离子强度下稳定动态泡沫膜。相比之下，由非离子表面活性剂溶液形成的膜通过空间排斥而稳定，空间排斥变得足够高以仅在相当高的表面覆盖率（> 90%）下防止气泡聚结，这对应于动态吸附层的相关高吉布斯弹性（> 150 mN/m）和低表面迁移率。
2019-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Controlling the size and adhesion of DNA droplets using surface-active DNA molecules
本研究利用可结合DNA纳米星的长DNA作为表面活性剂，通过其刷状结构产生的分离压实现了DNA液滴尺寸与粘附性的调控，为生物分子液滴的基础研究与应用提供了新方法。
2023-10-03 cond-mat.soft physics.bio-ph
To coalesce or not to coalesce: Droplets and surface tension gradients
我们数值研究了半径为$R_0$的两个固着液滴的聚并动力学。将液滴放置在接触角为$θ_{eq.} = π/9$的刚性基底的顶部。具有高度可吸收的基底（$θ_{eq} \ll π/2$）理论预测桥高度（$h_0$）根据$h_0(t) \sim t^{2/3}.$缩放。这种行为可以用例如表面张力梯度（$\partial_xγ\neq 0$）来改变。这些梯度例如在传热、表面活性剂或具有不同但可混溶的液体的情况下出现。代替聚结，这些梯度可以导致稳定的两个液滴状态。在这项工作中，我们专注于这个问题的两个方面。第一个是表面张力的具体选择，从而使其具有空间相关性。第二个是缩小规模，走向一个制度，其中分离的压力变得重要。我们发现，聚结可以被抑制，因为有一个急剧的梯度，在表面张力。如果这个梯度是模糊的，我们发现一个中间协议与$2/3$幂律。在大的拖尾宽度的限制下，我们观察到一个不对称的聚结。
2022-08-19 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann modeling of cholesteric liquid crystal droplets under an oscillatory electric field
我们数值研究了准二维胆甾相液晶液滴在随时间变化的电场中以恒定角速度旋转的动力学行为。还引入了位于液滴界面处的表面活性剂以防止液滴聚结。动力学建模的混合数值方法，其中一个标准的格子玻尔兹曼技术解决了纳维-斯托克斯方程和有限差分格式集成的液晶和表面活性剂的演化方程。我们的研究结果表明，一旦该领域被打开，液晶旋转相干触发并发轨道运动的两个液滴围绕对方，由于动量转移到周围的流体的效果。此外，拓扑缺陷，从内的液晶的冲突取向的下降，表现出一个混乱的胆甾类运动与高间距，在对比度与规则的一个发生沿向列型下降中观察到的圆形轨迹。发现这种行为取决于所施加的场的大小和频率以及液晶在液滴界面处的锚定。通过测量流体和液滴在不同频率的外加场下的角速度来定量评估这些发现。
2023-03-10 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
An FFT approach to the analysis of dynamic properties of gas/liquid interfaces
气液界面表面活性剂粘弹性单分子膜的动力学性质的表征对于泡沫稳定性的分析和预测具有重要意义。由于大多数相关的动态过程是快速的（热波动、膜聚结等），在高变形速率下探测界面动力学是重要的。今天，只有少数技术允许这一点，其中之一是表征的电毛细波在液体表面上的传播。传统上，该技术一直以连续模式（即以恒定频率）应用，以确保可靠的精度。在这里，我们探讨的可能性来分析的激发脉冲的传播，以访问在一个单一的傅立叶处理在很宽的频率范围内的界面特性。这种方法的主要优点是可以显著减少测量时间和所需的液体体积。这是以测量精度为代价的，部分原因是液体表面存在明显的共振。因此，脉冲方法可用于在恒定频率下进行更深入的扫描之前预扫描表面响应;或者在表面活性剂吸附期间跟踪界面性质的变化。
2016-10-21 cond-mat.soft
Dynamic Permeability in Metastable Droplet Interfacial Bilayers
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；The Molecular Foundry（分子发现所）；University of Massachusetts, Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
该研究提出了一种理论，通过动态渗透性分析亚稳态膜的孔洞生长机制，并通过实验验证理论预测。
2025-11-12 cond-mat.soft
