Analysis of low-speed blade coating flows

材料科学 涂层 机械 毛细管作用 有限元法 硅油 牛顿流体 流量(数学) 复合材料 计算流体力学 压力(语言学) 机械工程 物理 热力学 工程类 哲学 语言学
作者
Hyungjoo Yim,Jaewook Nam
出处
期刊:Journal of Fluid Mechanics [Cambridge University Press]
卷期号:978 被引量:1
标识
DOI:10.1017/jfm.2023.991
摘要

From industrial-scale production to small-scale fabrication of functional films, the blade coating method is used widely to apply a uniform thin liquid film on a moving substrate. However, conventional hydrodynamic models are inadequate for laboratory-scale low-speed blade coating, where capillary forces dominate. In this study, the low-speed blade coating of non-evaporative Newtonian fluids was investigated in experimental, computational and analytical approaches. The transient free boundary problem was solved utilizing a two-dimensional finite element method, and a simple viscocapillary model was developed to describe the viscous stress and capillary forces within the puddle, and predict the thickness of the wet film as a function of the speed of the substrate. Comparing the predicted film thickness with the computational results, and a flow visualization experiment of blade coating with silicone oil, respectively, confirmed the model's validity. The study indicates that the proposed model may be a useful tool for optimizing laboratory coating processes, as it provides a greater understanding of the low-speed blade coating system on a laboratory scale.

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