在水性两相系统中使用溶液Marangoni驱动的卷绕生成费马螺旋模式

香港大学(HKU)机械工程学系AndersonHoCheungShum教授领导的团队在水相两相系统中开发了三维Marangoni输运系统，从而在流体动力学方面取得了重大突破。该项目是与巴黎萨克莱大学的NeilRibe教授合作进行的。

自1855年JamesThomson首次发现并随后由CarloMarangoni研究以来，Marangoni效应因其在自然界众多定向流体传输过程中的基本作用而备受关注。近年来，对溶液Marangoni效应的研究蓬勃发展，特别关注Marangoni驱动的液体扩散和由此产生的模式，以及散装液体中的Marangoni对流。然而，这些报道的运输过程大多是二维的。

Shum教授的团队开发了一种基于Marangoni驱动扩散和Marangoni对流的新型连续Marangoni输运系统。盐(CaCl2)和阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)之间的相互作用会产生表面张力梯度，从而驱动传输过程。

这种三维Marangoni传输包括细丝从位于本体溶液底部的液滴向上传输、细丝在表面附近盘绕以及在表面形成费马螺旋图案。

该系统由属于水性两相系统类别的聚乙二醇(PEG)和葡聚糖(DEX)的水溶液组成，由于其简单性和生物相容性而引起了越来越多的兴趣。

“水性两相系统的利用一方面可以维持液滴和本体溶液之间盐的连续转移，而另一方面可以激发一些生物学应用，”杨晓博士说，该论文的第一作者，岑教授课题组博士后。

由于CaCl2的转移，系统处于非平衡状态，但有趣的是，输出是高度有序的费马螺旋图案。Shum教授补充说：“材料以高度有序的方式从本体溶液中的液滴自动传输到空气-水表面。这一特征可能会激发开发利用非平衡系统制造纤维的新方法。”