气泡推进型中空Janus微球运动特性的实验研究
Journal of Experiments in Fluid Mechanics（2017）
摘要
本文通过Pt-SiO2型(铂-二氧化硅型)中空Janus微球在低浓度2%~4% H2O2溶液中的气泡驱动实验,观察到在每个气泡生长-溃灭周期内,Janus微球的运动呈现3个特征阶段,分别为自扩散泳、气泡生长和气泡溃灭.其中气泡溃灭阶段微球在射流驱动下的推进速度可达每秒几十毫米,比前2个阶段的平均速度大2~3个数量级.实验观察到气泡生长阶段其半径与时间存在Rb~t1/3和Rb~t1/2两种标度率.由于气泡在Janus微球催化剂表面(Pt侧)的生长点偏离对称轴位置,Janus微球的运动轨迹呈圆周形.随H2O2溶液浓度的增加,还可以进一步提高Janus微球的运动速度.此研究不仅定量分析了Janus微球的运动特性,而且为实际应用中提高Janus双面微马达的运动速度和能量利用率提供了参考依据.
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