Mechanical behavior of non-spherical particle liquid bridge based on equivalent morphology
Yifan Su, Renhe Li, Fan Yang, Ziyang Yu, Zongsheng Sun, Yadong Zhang, Hongxiang Xu, Bo Zhang*
Keywords: Liquid bridge; Non-spherical particles; Equivalent morphology; Clay minerals; Fracture mechanism
DOI: 10.1016/j.partic.2026.04.006
液桥力是湿颗粒体系中颗粒间粘附作用的核心来源，在粉体加工、矿物颗粒分选等工业过程中发挥着关键作用。煤颗粒属于典型的非球形颗粒体系，其内部物理结构复杂、表面形貌不规则，导致颗粒间液桥作用特性难以精准量化。为精准表征煤颗粒几何形貌特征，揭示非球形湿煤颗粒体系的液桥作用规律，本文构建了椭球体、长方体、扁圆柱体、长圆柱体四种颗粒等效形态模型，系统探究形貌约束下湿煤颗粒的液桥力变化规律与液桥断裂行为特征，阐明颗粒粒径、液桥体积、浸入深度及高岭土悬浮液介质对液桥力学特性的影响机制。
试验结果表明，颗粒粒径是影响液桥力的重要参数，主要通过增大有效固液接触面积提升液桥强度，当粒径由3mm增至9mm时，长方体颗粒的最大液桥力由520.38μN大幅提升至11275.30μN。液桥体积可通过改变颗粒表面液膜覆盖和流体流动特性调控液桥力，四种不同形态颗粒的液桥力均在液桥体积1–5μL区间达到峰值，其中长方体颗粒液桥力随液桥体积的变化幅度最大，差值达1328.87μN。颗粒浸入深度主要通过延长液桥断裂距离来影响液桥稳定性，增大浸入深度可将液桥断裂距离最大延长25%，但对液桥力峰值影响则较小。在高岭石悬浮液介质环境中，不同悬浮液浓度下湿煤颗粒的液桥断裂距离趋于一致，维持在6mm左右。进一步机制分析表明，固液接触面积是决定湿煤颗粒液桥力大小的核心参数，而非球形颗粒的边缘效应与固液接触角滞后效应是主导液桥断裂行为的关键作用机制。
本研究明确了非球形湿煤颗粒体系中液桥力学行为的关键控制因素与内在作用机制，可为煤炭等湿颗粒体系分选工艺优化提供重要的理论依据。
相关研究成果发表于PARTICUOLOGY（Volume 114），欢迎感兴趣的读者扫描下方二维码或者点击文末“阅读原文”进入ScienceDirect官网阅读、下载！
编辑、排版：《颗粒学报》编辑部
文章信息
Su, Y., Li, R., Yang, F., Yu, Z., Sun, Z., Zhang, Y., . . . Zhang, B. (2026). Mechanical behavior of non-spherical particle liquid bridge based on equivalent morphology. Particuology, 114, 207-221. https://doi.org/10.1016/j.partic.2026.04.006