Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

Dynamic wetting on soft solids (DyWeSS)

Alternativ tittel: Dynamisk dråpe vætning på myke materialer

Tildelt: kr 12,0 mill.

Myke materialer som gele, gummi og biologisk vev deformeres betydelig under mekanisk stress. De elastiske egenskapene til myke materialer er nylig funnet til å være en nøkkelfaktor for bevegelse av dråper. I en sånn dynamisk vætnings-prosess vil væsken i dråpen forflytte en annen ublandbar væske eller gass, noe som oppstår i mange biologiske, medisinske og industrielle prosesser. Vår forståelse av dette fenomenet er ufullstendig. I dette prosjektet har vi som mål å fylle dette kunnskaps gapet ved å utvikle en banebrytende modell for å undersøke problemer med dynamisk vætning på myke materialer. Prosjektet vil gi grunnleggende kunnskap for viktige applikasjoner som dråpekontroll i kanaler og muligheten til å danne filmer på mykt materialer. Med våre forskningsresultater vil vi være i stand til å kontrollere tidspunktet for fyllingsprosessen og tykkelsen på den belagte filmen ved å variere mykheten til faste stoffer. Forstå innflytelsen av mykhet på vætningsdynamikken vil gi oss ny kunnskap for å designe myke materialer med bestemte funksjoner, samt produsere industriprodukter for f.eks. medisinske applikasjoner.

Many biological and industrial processes involve a fluid displacing another immiscible fluid over soft solids such as biological tissues and gels. This fluid mechanics phenomenon is known as the dynamical soft wetting. Current experiments have shown some fundamentally different dynamical wetting phenomena on soft as compared to rigid solids. From a theoretical modelling perspective, the ambiguity remains due to different types of approximation used. The main challenge is that it is a multi-scaled problem. The underlying physical mechanisms involve length scales ranging from the droplet size to the microscopic lengths at play at the three-phase contact line, where the solid, liquid and gas meet. In this project, we aim to fill this gap in knowledge by developing a ground-breaking model that incorporates both viscous flow in the liquid and the viscoelasticity of the soft solid, so that we can compute the evolution of both the liquid-air and solid-liquid interfaces with resolution that covers all the relevant length scales. We will also characterize the soft wetting at the nano-scale by molecular dynamics simulations, where comparison with the continuum models will allow us to describe nano-scale and finite size effects as well as help clarify the local boundary conditions at the contact line. Using our new models, we will investigate the dynamics of the interfaces in geometrically simple setups such as 2-phase fluid flow in a soft channel and droplet motion on a soft fiber. We will elucidate the physical mechanisms that dictate the spontaneous motion of droplets on soft substrates along stiffness gradients and the stick-slip motion of the contact line, in terms of the high resolution of the interfacial dynamics, as well as uncover the features of dynamical soft wettings for very small droplets, very soft substrates and completely wetting fluids, which have not been investigated so far.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek