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Revista mexicana de física
versão impressa ISSN 0035-001X
Rev. mex. fis. vol.57 no.1 México Fev. 2011
Investigación
Nanochannels filling flow of arbitrary crosssections
M. Pliegoª, G.J. Gutiérrezª and A. Medinab
ª DPIFacultad de Ingeniería Universidad Autónoma de Querétaro, Centro Universitario Cerro de las Campanas, Querétaro, Qro., México.
b Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Azcapotzalco, Instituto Politécnico Nacional, Av. de las Granjas #, 682 Col. Sta. Catarina, México D.F., 02250, México.
Recibido el 10 de junio de 2009
Aceptado el 3 de diciembre de 2010
Abstract
The filling kinetics of liquids in straight nanochannels of arbitrary crosssections is discussed. We assume that the capillary force induces a fluid flow in channels characterized by their compactness, C = P2/A, where P is the perimeter and A is the crosssectional área. Analytical expressions for the distance between the capillary meniscus and the capillary inlet, l, as a function of the elapsed time, t, are given for several typical crosssections. The comparison between our theoretical predictions and a set of reported data for a complex nanochannel [A. Han, J. Colloid Interface. Sci. 293 (2006) 151] allows us to conclude that the model describes well the filling kinetics.
Keywords: Micro and nano scale flow phenomena; capillary effects; flow in channels.
Resumen
Se discute la cinética del llenado de líquidos en nano canales de sección transversal arbitraria. Suponemos que la fuerza capilar induce un flujo de fluido en canales caracterizados por su compacidad, C = P2/A, donde P es el perímetro y A es el área de la sección transversal. Expresiones analíticas para la distancia entre el menisco y la entrada del capilar, l, como una función del tiempo transcurrido, t, son dadas para varias secciones tranversales típicas. La comparación entre nuestras predicciones teóricas y un conjunto de datos reportados para un canal complejo [A. Han, J. Colloid Interface Sci. 293 (2006) 151] nos permite concluir que el modelo describe bien la cinética del llenado.
Descriptores: Fenómenos de flujo a micro y nano escala; efectos capilares; flujo en canales.
PACS: 47.61.k; 47.55.nb; 47.60.+i
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Acknowledgements
Authors acknowledge Dr. A. Han, from Harvard University, who kindly permit us to use the picture shown in Fig. 2. This work was made with the partial support from IPN through the project: SIP 20100890 and from CONACYTIPN through the equipment project "Laboratorio de experimentación en termofluidos".
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