a) Images du processus de bifurcation des bulles. b) Différence d'angle de contact avant la fixation de la bulle. c) Le phénomène de rotation simultanée de deux branches de bulles. Crédit :Shen, Hu, Chen et Fu
Un groupe de chercheurs du State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems de l'Université du Zhejiang, à Hangzhou, Chine, ont récemment découvert qu'un nouveau mécanisme de bullage pouvait exister dans le domaine de la physique.
Ils ont fait cette découverte surprenante en étudiant les phénomènes de bullage dans des jets gaz-liquide immergés dans des microcanaux. Le phénomène s'est produit dans une machine de lithographie par immersion qu'ils avaient développée, causant des vibrations qui nuisaient à la qualité de l'exposition.
Comme ils le rapportent cette semaine dans le journal Physique des fluides , le groupe a remarqué que ce bouillonnement possédait des propriétés uniques par rapport au bouillonnement généré par le mécanisme de soufflage de gaz monophasique. Ils décrivent les changements de caractéristiques de bullage périodiques et apériodiques, ainsi que des phénomènes particuliers de bifurcation et de rotation, qui n'ont pas été observés et signalés auparavant.
"Nous avons réalisé qu'un nouveau type de mécanisme de bullage peut exister, parce que le détachement de la bulle de la buse à laquelle nous avions affaire n'était pas seulement provoqué par "l'effet de portance" de la flottabilité, mais plus significativement par "l'effet de poussée" du bouchon liquide suivant arrivant à la buse, " dit Liang Hu, un professeur agrégé qui travaille dans le State Key Lab.
Cela explique les caractéristiques de vibration trouvées dans la machine de lithographie par immersion et peut également avoir des implications pour d'autres domaines de la physique tels que l'amélioration du transfert de masse ou de chaleur et le contrôle du mouvement des bulles.
La découverte marque une avancée significative car les scientifiques explorent le "bullage" depuis de nombreuses années, tenter de déterminer comment les bulles se détachent des buses et montent dans les fluides.
« Au sens habituel, les bulles se détachent une à une de la buse, poussé par la flottabilité, et s'élèvent verticalement en une seule chaîne, ", a déclaré Hu. "Notre travail sur le nouveau type de bulle a révélé un tout nouveau mécanisme de détachement des bulles - nous avons découvert une situation surprenante où les bulles s'élevaient le long de deux chaînes orientées différemment."
Pour l'étude du groupe, des bulles périodiques ont été générées par l'écoulement de Taylor dans le canal, ce qui implique des bulles de gaz de longueur égale, appelés « limaces », " séparés par des limaces liquides de longueur égale - étant injectés dans l'eau.
"Dans cette situation, le détachement de la bulle n'a pas été induit principalement par la flottabilité, " dit Hu. " Au lieu de cela, chaque bulle a été forcée de se détacher lorsqu'une limace de liquide est arrivée à la buse et a détruit l'action capillaire au niveau de la ligne de contact triphasique gaz-liquide-solide qui reliait la bulle à la buse. »
Au sens figuré, le détachement de la bulle a été "causé par la limace liquide" poussant "la bulle loin de la buse, " Hu a dit. " La différence d'angle de contact a fait que la bulle se détache 'à son tour' d'un côté à l'autre, par exemple. de gauche à droite, résultant en une inclinaison de la base de la bulle du coin supérieur gauche au coin inférieur droit. Puis la bulle successive a interagi avec cette bulle à sa base inclinée, et l'a poussé à s'élever vers le coin supérieur droit."
