Влияние смесей поверхностно-активных веществ на скорость испарения водных покоящихся капель со слегка гидрофобных подложек

Испарение покоящихся капель, содержащих поверхностно-активные вещества, имеет широкое применение в природных и технологических процессах. В настоящей работе исследовано испарение капель, содержащих неионогенное поверхностно-активное вещество — этоксилаты тристирилфенола (EOT), анионное поверхностно-активное вещество — бензолсульфонат натрия с длиной алкильной цепи C10–C13 (NaDDBS), а также их смеси при молярных отношениях nEOT/nNaDDBS, равных 0,01, 0,1, 1 и 4, нанесённых на слегка гидрофобные предметные стёкла с силановым покрытием. Эти поверхностно-активные вещества существенно различаются по критической концентрации мицеллообразования. Во всех исследованных случаях поверхностно-активные вещества сокращали время испарения по сравнению с каплями чистой воды. С увеличением начальной концентрации поверхностно-активного вещества время испарения уменьшалось. Интересно, что капли, содержащие EOT, испарялись дольше, несмотря на то что EOT снижал поверхностное натяжение сильнее, чем NaDDBS. Для смесей EOT/NaDDBS время испарения находилось между соответствующими значениями для отдельных поверхностно-активных веществ, что было отнесено к синергетическим эффектам на границе раздела. Присутствие поверхностно-активных веществ способствует уплощению капли, увеличению площади поверхности и нарушению водородных связей на поверхности, что, вероятно, способствует сокращению времени испарения; с другой стороны, молекулы поверхностно-активных веществ склонны образовывать поверхностные слои, препятствующие испарению. Результаты интерпретировали на основе двух различных режимов испарения: при постоянном радиусе контакта и при постоянном контактном угле; хотя оба режима наблюдались во всех случаях, продолжительность режима постоянного радиуса контакта увеличивалась с повышением концентрации поверхностно-активного вещества. С увеличением концентрации наблюдались отклонения результатов от прогнозируемых закономерностей.