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Changes of meniscus shapes and capillary rise heights under hypergravity

Fickel, Beatrice ; Postulka, Niels ; Hartmann, Maximilian ; Gründing, Dirk M. ; Nau, Maximilian ; Meckel, Tobias ; Biesalski, Markus (2021)
Changes of meniscus shapes and capillary rise heights under hypergravity.
In: Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 610
doi: 10.1016/j.colsurfa.2020.125688
Artikel, Bibliographie

Kurzbeschreibung (Abstract)

We investigate meniscus shapes and capillary rise heights in glass capillaries with rectangular cross sections (4 × 0.2 mm), which we modified with established coatings to generate a range of surfaces that interact differently with water. Meniscus positions and shapes are imaged while the capillaries are rotated horizontally about their longitudinal axis in order to generate centrifugal forces opposing the capillary driven fluid propagation, i.e. volumetric forces. Changing the rotational speed allows us to balance both forces thereby bringing capillary rise to a stop. In brief, we find very good agreement of the different meniscus shapes we observe over a wide range of centrifugal accelerations (up to 191 g) with two independent simulations of the scenario. In addition, we are able to precisely measure capillary rise heights in differently modified capillaries over a range of centrifugal accelerations and correlate these values. Lastly, we mention how this system will prove useful to investigate wetting phenomena on swellable surfaces, i.e. surfaces whose properties dynamically change upon fluid contact, by providing precise control over the propagation speed of the three phase contact line.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2021
Autor(en): Fickel, Beatrice ; Postulka, Niels ; Hartmann, Maximilian ; Gründing, Dirk M. ; Nau, Maximilian ; Meckel, Tobias ; Biesalski, Markus
Art des Eintrags: Bibliographie
Titel: Changes of meniscus shapes and capillary rise heights under hypergravity
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 5 Februar 2021
Verlag: Elsevier ScienceDirect
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 610
Kollation: 7 Seiten
DOI: 10.1016/j.colsurfa.2020.125688
Kurzbeschreibung (Abstract):

We investigate meniscus shapes and capillary rise heights in glass capillaries with rectangular cross sections (4 × 0.2 mm), which we modified with established coatings to generate a range of surfaces that interact differently with water. Meniscus positions and shapes are imaged while the capillaries are rotated horizontally about their longitudinal axis in order to generate centrifugal forces opposing the capillary driven fluid propagation, i.e. volumetric forces. Changing the rotational speed allows us to balance both forces thereby bringing capillary rise to a stop. In brief, we find very good agreement of the different meniscus shapes we observe over a wide range of centrifugal accelerations (up to 191 g) with two independent simulations of the scenario. In addition, we are able to precisely measure capillary rise heights in differently modified capillaries over a range of centrifugal accelerations and correlate these values. Lastly, we mention how this system will prove useful to investigate wetting phenomena on swellable surfaces, i.e. surfaces whose properties dynamically change upon fluid contact, by providing precise control over the propagation speed of the three phase contact line.

Zusätzliche Informationen:

Art.No.: 125688

Fachbereich(e)/-gebiet(e): 10 Fachbereich Biologie
10 Fachbereich Biologie > Membrane Dynamics
16 Fachbereich Maschinenbau
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio)
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich A: Generische Experimente
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich A: Generische Experimente > A02: Experimentelle Untersuchungen zur Koaleszenz und zum Aufriss von Tropfen auf festen Oberflächen - Leitkonfiguration Tropfen
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich A: Generische Experimente > A05: Benetzung und Transport auf quellbaren, oberflächen-immobilisierten Polymerbürsten und Polymernetzwerken
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich B: Modellierung und Simulation
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 1194: Wechselseitige Beeinflussung von Transport- und Benetzungsvorgängen > Projektbereich B: Modellierung und Simulation > B02: Direkte Numerische Simulation lokal gekoppelter Grenzflächentransportprozesse an Kontaktlinien bei dynamischen Benetzungsprozessen
Profilbereiche
Profilbereiche > Thermo-Fluids & Interfaces
04 Fachbereich Mathematik
04 Fachbereich Mathematik > Analysis
04 Fachbereich Mathematik > Analysis > Mathematische Modellierung und Analysis
07 Fachbereich Chemie
07 Fachbereich Chemie > Ernst-Berl-Institut
07 Fachbereich Chemie > Ernst-Berl-Institut > Fachgebiet Makromolekulare Chemie
04 Fachbereich Mathematik > Mathematische Modellierung und Analysis (MMA)
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet Nano- und Mikrofluidik (NMF)
TU-Projekte: DFG|SFB1194|TP A02 Hardt
DFG|SFB1194|TP A05 Biesalski
DFG|SFB1194|TP B02 Marshall
Hinterlegungsdatum: 02 Feb 2021 08:42
Letzte Änderung: 07 Feb 2024 11:55
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