Instabilities of layers of deposited molecules on chemically stripe patterned substrates: Ridges vs. drops
采用介观连续介质模型分析了有机分子沉积在具有周期性条纹状润湿图案的固体基底上的再分布实验阶段的输运机制和结构形成。横向不变的脊位于更多的条纹被确定为非常重要的瞬态和线性稳定性进行了分析。结果发现，存在两种不同的不稳定模式，导致（i）在大的脊体积的形成，从更多的条纹溢出到较少的裸露的衬底上的凸起和（ii）在小的脊体积的形成，位于更多的条纹上的小液滴。这些预测证实了二维基板的完全非线性演化方程的直接数值模拟。此外，在再分配过程中的不同的传输机制的影响进行了研究，重点对流传输的情况下，无滑移在基板上，通过在膜体中的扩散和通过在膜表面的扩散传输。特别是，它表明，运输过程既不影响线性稳定性阈值，也不影响在时间模拟中观察到的形态序列，但只有不同的过程阶段的时间尺度的比率。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Laser-patterned Thin-film Electrodes: Imaging Ion Accumulation and Trapped Nanoparticles
本研究提出一种激光图案化的“鲨鱼齿电极”，通过尖锐边缘在交变电势下同时观察离子积累与纳米粒子捕获，为软物质领域电化学与物理相互作用提供新见解。
2024-08-21 cond-mat.soft
Experimental and numerical study of the effect of surface patterning on the frictional properties of polymer surfaces
我们描述了基准实验，以评估作为滑动速度，法向力和湿度的函数的激光图案化的低密度聚乙烯的摩擦性能。该图案是具有亚毫米间距的正方形腔的正方形晶格。我们发现，动态摩擦减少相比，非图案化的表面，因为应力集中导致预期的分离，粘滑行为也受到影响。摩擦随着湿度的增加而增加，并且粘滑事件发生在高湿度区域。实验结果进行了比较与简化的2-D弹簧块模型的数值模拟。通过引入偏离Amontons-库仑定律与载荷的线性行为的偏差，可以获得良好的定性一致性，这是由于在压力下的有效接触面积中存在饱和。这也导致弹簧-块模型的定量结果的改进，通过减少与实验结果的差异，表明所采用的简化方法的鲁棒性，这可以通过设计图案化的表面与控制摩擦性能。
2021-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modelling contact angle hysteresis on chemically patterned and superhydrophobic surfaces
我们研究了接触角滞后的化学图案和超疏水表面，作为液滴体积是准静态增加和减少。我们认为两个，和三个，使用分析和数值方法，以尽量减少自由能的下降的尺寸。在两个维度，我们发现，在协议与其他作者，一个滑动，跳跃，坚持运动的接触线。在三维中，这种行为持续存在，但接触线跳跃的位置和幅度对表面图案的细节很敏感。在两个维度上，我们确定分析上的不同表面上的前进和后退的接触角，我们使用数值的见解，认为这些提供了三维情况下的边界。我们提出了明确的模拟表明，一个简单的平均超过无序是不足以预测的细节的接触角滞后，并支持解释低接触角滞后的悬浮液滴在超疏水表面。
2006-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fluidization and wall slip of soft-glassy materials by controlled surface roughness
软玻璃材料（SGM）在受限几何形状中的运动受到表面粗糙度的强烈影响。然而，粗糙度的空间分布的影响仍然知之甚少，从一个更定量的观点。在这里，我们提出了一个全面的研究，在微流控通道，其中一个壁的图案与微米大小的均匀间隔的凹槽垂直于流动方向流动的浓缩乳液。我们表明，粗糙度引起的流化可以定量定制系统地改变宽度和分离的凹槽。我们发现，一个简单的比例定律描述了这样的流化作为一个函数的密度的凹槽，建议常见的情况下液滴捕获和释放。数值模拟证实了这些观点，并用于阐明流化和塑性重排率之间的关系。
2016-11-07 cond-mat.soft
Frictional half-plane contact problems subject to alternating normal and shear loads and tension in the steady state
一般的，对称的接触，弹性相似的机构之间的问题，并能够理想化使用半平面理论，研究在界面摩擦的存在。它受到一组恒定的载荷--平行于界面的法向力、剪切力和体积张力--以及一组相同量的振荡载荷，并且处于稳定状态。部分滑移条件预计将随之而来的这些量的范围内，并明确建立永久粘附区，从而有效地指定的最大程度的滑移区。精确和近似，易于应用的配方获得。
2019-03-25 cond-mat.soft physics.app-ph
Templeting of Thin Films Induced by Dewetting on Patterned Surfaces
基于三维非线性模拟，考虑了流体动力学和表面能量相互作用，研究了周期性条纹表面（由交替的多条纹和少条纹组成）上液体薄膜中图案的不稳定性、动力学和形态转变.膜破裂被抑制在一些潜在的不稳定的noncrossites时，他们的间距是低于一个特征的不稳定性的长度尺度，其上限是接近的旋节线的长度尺度。只有当（a）基底图案的周期性与特征长度尺度紧密匹配，以及（b）条带宽度在由下临界长度和上过渡长度界定的范围内时，薄膜图案才紧密地复制基底表面能图案，在下临界长度以下不发生不均匀断裂，在上过渡长度以上形成与基底图案几乎不相似的复杂形态特征。
2001-01-25 cond-mat.soft
Tuning the order of colloidal monolayers: assembly of heterogeneously charged colloids close to a patterned substrate
我们研究了带两个正电荷的极性帽的带负电荷的胶体靠近平面图案化表面的行为。粒子-粒子相互作用图案的不同各向异性组分之间的竞争本身就能够产生丰富的组装场景：具有带电表面图案的胶体在吸附到均匀带电的衬底时形成不同的晶域。在这里，我们认为基板组成的交替（负/中性，正/中性和正/负）的平行条纹，并通过蒙特卡罗模拟，我们调查的顺序的胶体上改变条纹的数量。我们表明，两个不同的长度尺度表征系统（$i.e.,$粒子相互作用范围和条纹的大小）之间的额外竞争引起了过多的不同的粒子排列，可以观察到一些明确的趋势。通过精确地调节底物带电基序，可以使$e. g.,$促进特定的颗粒排列，不利于结晶域或诱导形成扩展的疏散星团。
2018-09-24 cond-mat.soft
Brownian motion near a partial-slip boundary: A local probe of the no-slip condition
出于实验证据的违反无滑移边界条件的液体流动在微米级的几何形状，我们提出了一个简单的，互补的实验技术，具有一定的优势，比以前的研究。而不是依赖于外部引起的流动或探头运动，我们建议，胶体扩散固体表面附近包含签名的流体滑移的程度表现在这些表面上。为了调查，我们计算的图像系统的点力（Stokeslet）垂直和平行于一个表面具有有限的滑动长度，类似于布莱克的解决方案附近的Stokeslet无滑动壁。值得注意的是，点源和垂直Stokeslet的图像系统包含与Blake解决方案相同的奇点;然而，每个奇点都沿着一条线分布，其幅度在滑移长度上呈指数衰减。平行Stokeslet的图像系统涉及一组更大的基本奇点，其幅度不从表面指数衰减。使用这些图像系统，我们确定了墙引起的修正位于“远离”墙的一个小的球形粒子的扩散率。我们还计算了多个粒子之间的耦合扩散系数附近的部分滑动壁。因为，在一般情况下，扩散率取决于“局部”壁条件，图案化的表面将允许差分测量，以获得在一个单一的实验细胞，消除潜在的细胞到细胞的变化，在以前的实验中遇到的。除了激励拟议的实验，我们的解决方案的点力和源附近的部分滑移壁将是有用的滑移系统的边界积分计算。
2005-06-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pinning-depinning mechanism of the contact line during evaporation on chemically patterned surfaces: A lattice Boltzmann study
本文采用具有液-气相变的热多相晶格玻尔兹曼（LB）模型，数值研究了化学条纹图案表面上液滴蒸发过程中接触线的钉扎和脱钉机制。在扩散界面的情况下，局部力平衡被引入到解释的平衡态的化学图案化表面上的液滴。结果表明，当接触线被钉扎在疏水-亲水边界上时，不同的接触角可以解释为每个组分所占据的接触线长度的变化。LB模拟很好地捕捉了化学图案化表面上蒸发液滴的粘滑跳跃行为。特别地，在粘附（钉扎）模式期间清楚地观察到接触线的缓慢移动，这表明在化学条纹图案化表面上的液滴蒸发期间接触线的钉扎实际上是一个动态钉扎过程，并且动态平衡是通过由每个组件占据的接触线的自调节来实现的。此外，它示出，当表面张力随温度而变化时，Marangoni效应对接触线的脱钉有重要影响，这发生在由Marangoni应力引起的力的水平分量（朝向液滴的中心）克服了不平衡的杨氏力朝向外部时。
2016-09-01 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Hydrodynamic interaction with super-hydrophobic surfaces
具有大的有效滑移长度的图案化表面，例如包含捕获的气泡的超疏水表面，具有减小流体动力学阻力的潜力。基于润滑理论，我们分析了一种方法的亲水磁盘这样的表面。阻力的预测分析和制定的修正函数的雷诺方程，这是示出的谐波平均值的修正表示通过有效的滑移长度在两个主要的（最快和最慢）正交方向。阻力的减少对于薄间隙（与纹理周期相比）尤其明显。它不是真正敏感的图案的几何形状，但强烈地依赖于气相的分数和在气体区域的局部滑移长度。
2010-05-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Anisotropic Stick-Slip Behavior of Aqueous Drops on Lubricated Chemically Heterogeneous Slippery Surfaces
传统的光滑表面在所有方向上都显示出各向同性的液滴流动性，但许多应用仅需要沿特定路径的定向液滴运动。在以前的研究中，研究人员使用地形衬底，加上不同的外部刺激，以证明各向异性滴运动，这是不是很有效，成本效益。在这里，我们报告了一种新的方法来巧妙地控制润滑液涂覆的化学异质表面组成的交替的疏水性和亲水性条纹的液滴运动。在将水性液滴沉积在这样的表面上时，下面的润滑流体从亲水区域去湿，但在疏水区域上保持完整，为液滴提供粘性和光滑区域。这导致显着的各向异性滴滑动行为，从沿平行于条纹的匀速运动到沿垂直于条纹的粘滑运动。此外，我们还展示了一个相图，总结了不同的动态情况下所表现出的下降，坚持，或在一个或两个方向移动。
2020-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stick-Slip Sliding of Water Drops on Chemically Heterogeneous Surfaces
我们提出了一个全面的研究水滴滑下化学异质表面形成的周期性图案交替的疏水性和亲水性条纹。发现液滴经历粘滑运动，其平均速率比在具有相同静态接触角的均匀表面上测量的速度小一个数量级。这种运动是液滴界面在穿过条纹时的周期性变形的结果。数值模拟证实了这一观点，并用于阐明实验观察的基本原则。
2013-05-06 cond-mat.other cond-mat.soft
Molecular diffusion and slip boundary conditions at smooth surfaces with periodic and random nanoscale textures
采用分子动力学（MD）模拟方法研究了周期性和随机性表面织构对牛顿流体流动结构和有效滑移长度的影响。我们考虑的情况下，典型的图案尺寸小于通道的高度和局部边界条件在润湿和非润湿区域的特点是有限的滑移长度。在各向异性图案的情况下，横向流动剖面报告的不同润湿性的交替条纹的流动时，剪切流动方向是不对齐的条纹取向。从MD模拟获得的有效滑移长度的角度依赖性是在流体动力学预测提供的条纹宽度大于几个分子直径的良好协议。我们发现，沿剪切流动方向的滑移速度的纵向分量是成比例的流体单体在该方向上在平衡时的界面扩散系数。在随机纹理的情况下，有效滑移长度和流体单体在第一层的非均匀表面附近的扩散系数敏感地依赖于润湿区域的总面积。
2011-08-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Surface patterning of carbon nanotubes can enhance their penetration through a phospholipid bilayer
纳米管图案化可以在生物分子自发自组装到单壁碳纳米管（SWNT）表面上时自然发生。它导致周期性交替带的表面特性，从相对亲水性到疏水性，沿轴的纳米管。单链平均场（SCMF）理论已被用于估计系统的自由能，其中表面图案化的纳米管穿透磷脂双层。与具有均匀表面性质的未图案化的纳米管相比，已经鉴定出某些图案化的纳米管在纳米管穿过双层时显示出相对低且近似恒定的系统自由能（10 kT）。这些观察结果支持了这样的假设，即生物分子在单壁碳纳米管表面的自发自组装可以促进碳纳米管通过细胞膜的转导。
2012-02-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
Liquid Nanodroplets Spreading on Chemically Patterned Surfaces
通过表面能图案化来控制液滴在表面上的空间分布可用于通过选择性液体/固体润湿来控制材料向指定区域的输送。虽然存在对异质衬底上的液滴的平衡形状的研究，但对相应的润湿动力学知之甚少。我们通过研究，通过大规模的原子模拟，液体纳米液滴扩散在化学图案化的表面上，对阐明这一主题的细节取得了重大进展。提出了一个模型，为线的聚合物液体（液滴）在基板上的润湿（平衡接触角约0度）和非润湿（平衡接触角约90度）材料的交替带。液滴扩散进行了比较不同波长的图案和强度的表面相互作用的润湿条。对于小波长，液滴部分地在基底的润湿和非润湿区域上扩散以获得小于90度的有限接触角。在这种情况下，扩散的程度取决于润湿区域中的相互作用强度。观察到一个过渡，使得对于大波长，液滴通过从非润湿区域拉动材料而仅在基板的润湿区域上扩散。在大多数情况下，前体膜以强烈依赖于相互作用强度的速率在基底的润湿部分上铺展。
2005-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nematic Films at Chemically Structured Surfaces
本文从理论上研究了吸附在平面衬底上的具有交替排列特性的条纹（分别为法向和切向）的薄膜的形貌。我们构建了一个简单的“精确可解”的有效界面模型，其中的液晶扭曲占通过一个有效的界面电位。我们发现，化学图案化的基板可以强烈变形的向列相-空气界面。这种基板引起的波动的幅度随着平均膜厚度的减小和表面图案间距的增加而增加。我们发现一个政权的界面变形可以描述在一个材料无关的通用标度函数。令人惊讶的是，有效的界面模型的预测同意半定量的结果的数值解的一个完整的模型的基础上的Landau-de Gennes理论耦合到一个平方梯度相场自由能功能的两相系统。
2016-09-06 cond-mat.soft
Low Friction Flows of Liquids at Nanopatterned Interfaces
随着近年来微流体系统的重要发展，流动装置的小型化已经成为一个真正的挑战。然而，微通道的特征在于大的表面与体积比，使得表面性质强烈地影响亚微米装置中的流动阻力。我们在这里提出的结果表明，润湿的协同效应。特性和表面粗糙度可以显著减小流体通过边界的摩擦。在通道边界处的流体的滑移被示出为通过使用在纳米尺度上图案化的表面而急剧增加。这种效果发生在政权的表面图案是部分去湿，在最近发现的宏观尺度上的“超疏水”效应的精神。我们的研究结果表明，第一次，在相反的共同信念，表面摩擦可以减少表面粗糙度。他们还打开了控制实现“纳米气泡”的可能性，长期以来一直怀疑纳米气泡在界面滑移中发挥作用
2003-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sliding drops across alternating hydrophobic and hydrophilic stripes
我们进行了一个联合的数值和实验研究，systematically表征的周期性阵列的交替的疏水性和亲水性的条纹与大的润湿性对比度，和典型的宽度为数百$μ\textrm{m}$的液滴滑动的运动。疏水条带的分数从约20%变化到80%。异质图案化的效果可以通过临界键数的重整化值来描述，即在液滴开始移动之前使液滴脱钉所需的临界无量纲力。接近临界Bond数，我们观察到一个急动运动的特点是一个明显的粘滑动力学。结果表明，耗散在时间上是强烈局部化的，与均匀表面上的滑动相比，液滴的平均速度可以容易地减小一个数量级。格子玻尔兹曼（LB）数值模拟是至关重要的披露在何种程度上的滑动动力学可以推导出在不同的键数，表面组成和液体粘度的毛细管，粘性和体力的计算平衡。远离临界Bond数，我们通过研究平均速度和所施加的体积力之间的关系来表征实验和数值的液滴内的耗散。
2016-11-14 cond-mat.soft
Mixing in superhydrophobic biomimetic rose petal passive microchannel
针对微通道层流混合效率低的问题，本研究利用玫瑰花瓣正、负复制品作为微通道底部，通过交替滑移边界实现各向异性减阻与混合增强，正复制品通道混合提升率达77.2%，优于传统倾斜脊混沌混合器。
2024-05-01 cond-mat.soft physics.app-ph
Diffusioosmosis of electrolyte solutions in uniformly charged channels
本文研究了均匀带电通道中电解质溶液的扩散渗透现象，推导了流体流量方程并解析了离子通量和电势分布，揭示了表面电荷和浓度差对流体流动方向的影响。
2025-11-01 cond-mat.soft
