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摘要：当涂布含有小微粒的水并晾干时，可以获得微粒聚集的固体薄膜，实验证实，在空气与涂布液之间的分界倾斜的情况下，很难生长出“均匀”的颗粒膜。

关键词：固体颗粒膜、界面、倾斜状态、涂布、数学模型

日本东京农工大学的研究小组通过一个简单实验，在倾斜状态下将分散液晾干于水与空气的分界处，揭示了以下两个事实——

当涂布含有小微粒的水并晾干时，可以获得微粒聚集的固体薄膜。涂布干燥是一种常用于制造电池电极等薄膜的实际操作方法。然而，关于在涂布液的蒸发过程中具体发生了什么，例如微粒何时被填充等问题，目前仍存在许多未阐明的学术问题。

例如，在制造过程中，涂布的液体薄膜与空气之间的分界（界面）在倾斜状态下通常会晾干，但目前缺乏研究实例来证实在这种情况下是否会发生均匀的颗粒膜生长，因此详细情况尚不清楚。

将分散有直径为330nm的二氧化硅（SiO₂）颗粒的水溶液置入自制的玻璃池中，并在水与空气之间的分界处的不同角度的条件下进行干燥。研究发现，在角度为90°的情况下，无论位置如何，颗粒膜几乎均匀地生长；而在角度为45°的情况下，不同位置生长的颗粒膜长度不同。

研究小组通过改变角度和干燥条件进行了验证，结果发现，生长速度的差异与使用颗粒膜所形成的角度θ的cosθ成正比。令人惊奇的是，尽管这是一个复杂的现象，却可以用简单的关系式来表达。

研究还发现，使用该结果的数学模型可以定量且可重复地表达实验数据。据称，在水与空气之间的分界倾斜时直接观察颗粒膜的生长情况，作为复杂颗粒填充现象的实验数据同样具有价值。

尽管在实际的制造过程中，存在许多空气与涂布液之间的分界倾斜的情况，但本研究结果表明，在这种情况下很难生长出“均匀”的颗粒膜。

研究小组指出，通过详细分析颗粒膜的生长和由蒸发引起的分散液的流动现象，有望为精确控制此前无法完全掌控的颗粒膜生长的技术开发提供帮助。

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倾斜状态下固体颗粒膜的形成分析