[发明专利]控制凝固液滴形状的方法及应用

权利要求书

1.一种控制凝固液滴形状的方法，其特征在于，包括：

制备含有纳米颗粒的悬浮液；

将悬浮液滴至过冷底板的表面，得到底板表面上的液滴；

所述液滴在所述过冷底板上进行凝固成核，凝固成核在固液接触面发生，随后凝固界面逐渐向上推移；

所述纳米颗粒聚集在凝固界面前锋，形成一层密集的颗粒堆积层；

三相交界位置的颗粒堆积层推进，使得自由能梯度引发了平行于凝固界面从中心向四周流动的补偿流，持续的将液体从液滴内部输运至液滴表面，液滴顶部从球形变成了平面，最终得到液滴凝固后的形状，该形状为球台状，

其中，所述悬浮液制备的方法包括：

取100mL 去离子水置于烧杯中，将去离子水加热至90℃,然后放进真空皿中自然冷却进行除气；

在冷却后的去离子水中添加0.1g十二烷基硫酸钠，电磁搅拌至完全溶解后得到十二烷基硫酸钠溶液；

在十二烷基硫酸钠溶液中添加3.6g二氧化钛纳米颗粒,通过电磁搅拌2小时以上，得到稳定的水基二氧化钛纳米流体，

所述底板采用导热材料，其初始温度设置为低于基体介质平衡态凝固点8-12℃，

液滴凝固在密闭仓中进行，密闭仓内设置有保护气体。

2.根据权利要求1所述的控制凝固液滴形状的方法，其特征在于：

其中，将基体介质除气，添加表面活性剂，与纳米颗粒混合，通过电磁搅拌和超声震荡获得稳定分散系。

3.根据权利要求1所述的控制凝固液滴形状的方法，其特征在于：

其中，所述纳米颗粒的粒径小于所述液滴尺寸三个量级。

4.根据权利要求1所述的控制凝固液滴形状的方法，其特征在于：

其中，使用注射器将悬浮液滴至过冷底板的表面，所述注射器下端到所述底板表面的距离为5～20mm。

5.根据权利要求1所述的控制凝固液滴形状的方法，其特征在于：

其中，所述液滴体积为5～10μL 。

6.一种权利要求1-5中任意一种所述的控制凝固液滴形状的方法在焊锡工艺中的应用。

7.一种权利要求1-5中任意一种所述的控制凝固液滴形状的方法在三维打印中的应用。