Surface tension-driven flow in soft porous materials — An investigation of the mechanism of capillary flow in microchannels of hydrogels
Doctoral thesis, 2018
wetting on soft materials
Capillary flow
alginate gel
capillary action
Author
Johanna Andersson
Chalmers, Chemistry and Chemical Engineering, Applied Chemistry
Stick–slip motion and controlled filling speed by the geometric design of soft micro-channels
Journal of Colloid and Interface Science,;Vol. 524(2018)p. 139-147
Journal article
Dynamics of capillary transport in semi-solid channels
Soft Matter,;Vol. 13(2017)p. 2562-2570
Journal article
Microstructural, mechanical and mass transport properties of isotropic and capillary alginate gels
Soft Matter,;Vol. 10(2014)p. 357-366
Journal article
Andersson, J., Gebäck, T., Ström, A., Larsson, A. "Structural design of open microchannels for the highest water volume transport"
När man lägger en tvättsvamp i vatten suger den upp en del av vattnet. Detta är möjligt eftersom svampen har många små porer, i vilka vattnet kan flöda in i och på grund av en kraft som kallas kapillärkraft. Kapillärkraften möjliggör att vattnet kan stiga vertikalt i porerna. Kapillärkraften baseras på ytspänningen hos vattnet, porernas diametrar, samt hur lätt vattnet väter materialet. Balansen mellan dessa avgör hur högt och snabbt vattnet stiger i porerna.
Var utnyttjas kapillärkrafter?
Många material som omger oss är porösa, liknande fallet med tvättsvampen, vilket betyder att vätska kan tas upp med hjälp av kapillärkrafter. En blöja är ett exempel på ett sådant poröst material där man även vill styra hur vätskan skall fördela sig i materialet, så att all vätska inte befinner sig på ett ställe. För att klara av att styra hur vätskan fördelar sig i porösa material måste man veta mekanismen bakom kapillärtransporten. Denna kunskap är användbar i många olika industriella applikationer såsom sårvård, förpackningar, läkemedel etc.
Skräddarsydd porgeometri för önskad kapillärtransport
I den här avhandlingen använder jag olika modellsystem, där det är möjligt att undersöka kapillärkraften utan påverkan av andra faktorer. På framsidan av denna avhandling finns en bild av ett av modellsystemen, bestående av en mjuk gel med en luftfylld por. Det visade sig att kapillärflödet av vatten in i poren var långsammare jämfört med ett fast material. Dessutom kunde jag visa att i mjuka geler, med en huvudkanal med olika förgreningar, stannar vattnet upp vid varje förgrening, innan det fyller sidokanalerna. Denna avhandling bidrar med kunskap om hur porösa materials geometriska strukturer skall se ut, för att man skall kunna styra så att önskad mängd vätska sugs upp på en viss förutbestämd tid.
SuMo BIOMATERIALS (Stage 4)
SCA Hygiene Products AB (1007707), 2015-01-01 -- 2016-12-31.
VINNOVA (2015-03150), 2015-03-01 -- 2017-02-28.
Mölnlycke healthcare (1000057), 2015-03-01 -- 2017-02-28.
Akzo Nobel - Pulp and Performance Chemicals (1032593), 2017-12-05 -- 2020-12-31.
Stora Enso AB (1018187), 2015-01-01 -- 2016-12-31.
Akzo Nobel - Pulp and Performance Chemicals (1001653), 2015-01-01 -- 2016-12-31.
Subject Categories
Textile, Rubber and Polymeric Materials
Other Materials Engineering
Fluid Mechanics and Acoustics
Composite Science and Engineering
Areas of Advance
Materials Science
ISBN
978-91-7597-776-8
Doktorsavhandlingar vid Chalmers tekniska högskola. Ny serie: 4457
Publisher
Chalmers
KS101, Kemigården 4
Opponent: Joël De Coninck, Université de Mons, Belgium