3D coarse-grained lattice Monte Carlo simulation of particle formation from droplet drying
周东亚，肖杰*
Keywords: Droplet drying mechanism; Cavity formation; Lattice Monte Carlo; Evaporation induced self-assembly
DOI: 10.1016/j.partic.2026.01.015
喷雾干燥造粒技术在制药、材料科学与化学工程等众多领域有着广泛应用。液滴干燥过程涉及传热、传质以及相变等多个复杂过程，在这些过程的共同作用下，如何精确调控干燥过程中颗粒尺寸、空隙率及形态结构对获得具有所需性能的颗粒至关重要。然而，目前对干燥过程中颗粒内部结构的形成机制仍知之甚少，现有的实验表征手段与模型不能充分反映颗粒内部结构特征。
本研究构建了一种3D粗粒化网格Monte Carlo模型，用以模拟单个液滴在三维空间中被溶剂蒸气包围环境下的干燥行为，同时，利用参数ρ*量化液滴内固体的空间分布，可用于反映颗粒内部空隙分布情况。通过在3D网格系统中动态跟踪溶质的移动和溶剂的蒸发情况，跟踪液滴干燥过程中蒸发诱导下溶质的自组装过程；另外，还探究了固体溶质颗粒尺寸和可用于表征空隙形成能力的液体化学势两个关键模型参数对液滴内部空隙结构形成的影响。结果表明，较小的溶质颗粒尺寸和强空隙形成能力都能够改变内部溶质排列和聚集，更易促进颗粒结构中空隙的形成。
本文开发的模型框架为液滴干燥的动态演变过程提供了直观的3D视图，并可将过程参数与颗粒的内部结构建立关联，为材料应用中颗粒的结构性能变化预测奠定了基础。
相关研究成果发表于PARTICUOLOGY（Volume 110），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！
审核、修改：原文作者
编辑、排版：《颗粒学报》编辑部
文章信息
Zhou, D., & Xiao, J. (2026). 3D coarse-grained lattice Monte Carlo simulation of particle formation from droplet drying. Particuology, 110, 154-164. https://doi.org/10.1016/j.partic.2026.01.015