不同粒径Janus微球的自驱动:实验及驱动机制对比

摘要

Janus颗粒是两侧具有不同性质的非均质颗粒的统称.利用Pt-SiO2型Janus微球的Pt一侧催化分解H2O2溶液,可以使得颗粒自驱运动.本文首先从实验角度对比了不同粒径、相同浓度下的两类自驱动现象,结果表明在d～O(1 μm)时为扩散泳驱动,d～O(10 μm)为气泡驱动,二者在运动轨迹、驱动速度上存在很大差异.随后,分析了主导的力学因素,并根据简化后的受力平衡关系建立了多场耦合的数值模型,重点研究了大粒径下浓度及速度场的分布,据此解释了气泡产生的位置及尺寸,并推断壁面滑移系数是数值模型中的关键匹配参数,及其在不同粒径下变化的可能机理.这一研究将为深入理解自驱动的机理及提高自驱动器件的驱动能力提供理论基础.