Die konvektive Abscheidung kann die Partikelorientierung steuern, was zur Bildung von kristallinen Monoschichtfolien aus nicht sphärischen Partikeln wie halbkugelförmigen,[23] Dimer,[24] und Hantel[25] geformten Partikeln führt. Die Orientierung wird durch das System ermöglicht, das versucht, einen Zustand der maximalen Verpackung der Partikel in der dünnen Meniskusschicht zu erreichen, über die Verdunstung auftritt. Sie zeigten, dass die Abstimmung des Volumenanteils der Teilchen in Lösung die spezifische Position entlang der unterschiedlichen Meniskusdicke, bei der die Montage stattfindet, steuern wird. Partikel richten sich an ihrer langen Achse in- oder a-ebene aus, je nachdem, ob ihre längere Dimension des Teilchens der Dicke der Benetzungsschicht an der Meniskusposition entsprach oder nicht. [25] Solche Dickenübergänge wurden auch mit kugelförmigen Partikeln hergestellt. [26] Später wurde gezeigt, dass die konvektive Baugruppe die Partikelausrichtung bei der Montage von Mehrschichten steuern konnte, was zu langen 3D-Kolloidkristallen aus hantelförmigen Partikeln führte. [27] Diese Funde waren attraktiv für die selbst zusammengesetzten kolloidalen Kristallfilme für Anwendungen wie Photonik. [27] Jüngste Fortschritte haben die Anwendung der Kaffeering-Montage von kolloidalen Partikeln zu organisierten Mustern anorganischer Kristalle erhöht. [11] Der Kaffeeringeffekt wird in konvektiver Ablagerung von Forschern genutzt, die Partikel auf einem Substrat mittels kapillargetriebener Baugruppe bestellen und ein stationäres Tröpfchen durch einen fortschreitenden Meniskus ersetzen, der über das Substrat gezogen wird. [20] [21] [22] Dieser Prozess unterscheidet sich von der Dip-Beschichtung dadurch, dass Verdampfungsantriebe entlang des Substrats im Gegensatz zur Schwerkraft fließen.
Die Kontrolle der Substratbenetzungseigenschaften auf rutschigen Oberflächen kann das Anheften der Tropfenkontaktlinie verhindern, wodurch der Kaffeeringeffekt unterdrückt wird, indem die Anzahl der an der Kontaktlinie abgelagerten Partikel reduziert wird. Tropfen auf superhydrophoben oder flüssig imprägnierten Oberflächen haben seltener eine angeheftete Kontaktlinie und unterdrücken die Ringbildung. [11] Tropfen mit einem an der Fallkontaktlinie ausgebildeten Ölring haben eine hohe Beweglichkeit und können die Ringbildung auf hydrophoben Oberflächen vermeiden. [12] Das Kaffeeringmuster stammt aus dem Kapillarstrom, der durch die Differenzverdampfungsraten über den Tropfen induziert wird: Flüssigkeit, die von der Kante verdampft, wird durch Flüssigkeit aus dem Inneren aufgefüllt. [1] Der resultierende Randfluss kann fast das gesamte dispergierte Material an den Rand tragen. In Abhängigkeit von der Zeit weist dieser Prozess einen “Rush-Hour”-Effekt auf, d.h. eine schnelle Beschleunigung des Kantenflusses in der Endphase des Trocknungsprozesses. [2] Finden Sie den perfekten Tisch für Ihr Wohnzimmer, Schlafzimmer oder wo immer Sie eine zusätzliche Oberfläche hinzufügen müssen. Kaufen Sie unsere Auswahl an Kaffee und Beistelltischen. Die Wechselwirkung der in einem Tröpfchen schwebenden Partikel mit der freien Oberfläche des Tröpfchens ist wichtig bei der Schaffung eines Kaffeerings. [5] “Wenn der Tropfen verdunstet, bricht die freie Oberfläche zusammen und fängt die Schwebstoffe ein .. schließlich werden alle Teilchen von der freien Oberfläche eingefangen und bleiben dort für den Rest ihrer Reise in Richtung des Rands des Tropfens.” [6] Dieses Ergebnis bedeutet, dass Tenside verwendet werden können, um die Bewegung der gelösten Teilchen zu manipulieren, indem die Oberflächenspannung des Tropfens geändert wird, anstatt zu versuchen, den Massenstrom innerhalb des Tropfens zu kontrollieren.
Das Kaffeeringmuster ist schädlich, wenn eine gleichmäßige Anwendung einer getrockneten Ablagerung erforderlich ist, z. B. in gedruckter Elektronik. Es kann unterdrückt werden, indem längliche Partikel, wie Zellulosefasern, zu den kugelförmigen Partikeln hinzugefügt werden, die den Kaffee-Ring-Effekt verursachen.