垂直與徑向磁場交互作用應用於塗佈技術之研究

Abstract

本文以實驗方法研究磁性流體於大氣環境下，兩不可互溶系統承受兩種不同磁場形態作用下之界面不穩定的擴展運動情形。不同於傳統旋轉塗佈技術是利用高速旋轉以產生離心力的方式使液體向外擴張，本研究使用徑向磁場所產生的磁力使磁性液體向外擴張而進行塗覆。同時因為磁場強度為線性分佈，其力學機制與旋轉塗佈之離心力機制相似，徑向力與徑向半徑r皆成正比。於一純粹徑向磁場，因受初使表面張力影響，無法有效率擴展液滴。本研究創新利用垂直磁場先行破壞液滴界面，分裂成數顆液滴，之後再施與徑向磁場，即可有效擴展液滴進行塗佈工作。實驗主要的目的為研究磁場強度與初始液滴大小對液滴擴張運動的影響。此種外觀之劇烈形態變化由一開始之未開啟磁場時所保持的圓形，最後轉變為磁場開啟後期之複雜的指狀化星形。實驗數據分析結果，在徑向磁場機制下無因次面積與時間呈現0.4897的指數關係；垂直與徑向磁場機制下無因次面積增加量與時間呈現0.99959的指數關係。