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Updated: Sep 8, 2025
07:57
Accurate Determination of the Equilibrium Surface Tension Values with Area Perturbation Tests
Published on: August 30, 2019
7.6K
Estimaciones de alto rendimiento de la tensión superficial utilizando la deformación de gotas constante en flujos
Evyatar Shaulsky1, Sabrina Marnoto1, Avi J Patel1
1Department of Chemical Engineering, Northeastern University, Boston, MA 02115, USA. s.hashmi@northeastern.edu.
Soft matter
|September 5, 2025
Resumen
Se presenta un método microfluídico más simple para medir la tensión superficial mediante el análisis de la deformación constante de las gotas en las constricciones. Esta técnica ofrece medidas de tensión superficial accesibles y de alto rendimiento para la optimización de la formulación y los ensayos.
Área de la Ciencia:
- Mecánica de fluidos
- Ciencias de la superficie
- Microfluidos
Sus antecedentes:
- La medición de la tensión superficial de alto rendimiento es crucial para la optimización de la formulación.
- Los métodos fluídicos existentes a menudo se basan en la deformación transitorio de gotas en flujos extensionales.
- Se necesita un enfoque de estado estacionario más simple en los sistemas microfluídicos.
Objetivo del estudio:
- Desarrollar y validar un nuevo método para medir la tensión superficial utilizando la deformación constante de las gotas en las constricciones microfluidas.
- Investigar la aplicabilidad de las teorías lineales de deformación de gotas en flujos microfluídicos estables.
- Proporcionar una alternativa accesible y de alto rendimiento para el análisis de la tensión superficial.
Principales métodos:
- Generación y flujo de gotas de emulsión (agua en aceite y aceite en agua) a través de una serie de constricciones microfluidas.
- Análisis de la deformación constante de las gotas dentro de las constricciones para determinar el número de capilares y la tensión superficial.
- Validación de los resultados mediante métodos fluídicos de deformación transitoria y mediciones de caída en suspensión.
Principales resultados:
- La deformación constante de las gotas en las constricciones microfluidas se correlaciona linealmente con el número de capilares para las deformaciones pequeñas.
- El método propuesto mide con precisión la tensión superficial para varios tipos de gotas, surfactantes y relaciones de viscosidad.
- La validación confirmó la viabilidad del enfoque de estado estacionario, incluso con un ligero confinamiento de gotas.
Conclusiones:
- La deformación constante de gotas en flujos microfluídicos impulsados por presión ofrece un método robusto para la medición de la tensión superficial.
- Esta técnica es fácilmente accesible para optimizar formulaciones y realizar ensayos en sistemas de generación de gotas microfluidas.
- Los hallazgos apoyan el uso del comportamiento de escala lineal para la cuantificación de la tensión superficial accesible.
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Surface tension is a fundamental property of fluids, occurring at the boundary between a liquid and a gas or between two immiscible liquids. This phenomenon arises from the cohesive forces between molecules at the fluid's surface, creating an effect similar to a stretched elastic membrane. Inside each fluid, molecules are equally attracted in all directions by neighboring molecules, but surface molecules experience a net inward force, resulting in surface tension.
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Surface Tension
The various IMFs between identical molecules of a substance are examples of cohesive forces. The molecules within a liquid are surrounded by other molecules and are attracted equally in all directions by the cohesive forces within the liquid. However, the molecules on the surface of a liquid are attracted only by about one-half as many molecules. Because of the unbalanced molecular attractions on the surface molecules, liquids contract to form a shape that minimizes the number...
The various IMFs between identical molecules of a substance are examples of cohesive forces. The molecules within a liquid are surrounded by other molecules and are attracted equally in all directions by the cohesive forces within the liquid. However, the molecules on the surface of a liquid are attracted only by about one-half as many molecules. Because of the unbalanced molecular attractions on the surface molecules, liquids contract to form a shape that minimizes the number...
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