Triggering flow asymmetry by lamella deflection during drop impact on superhydrophobic surfaces
水滴撞击超疏水表面后会完全反弹，并具有显著的弹性。对于这种冲击，惯性力和毛细力之间的平衡确定了接触时间。对于任何宏观上平坦的SHS和给定的液滴体积，这被发现是相当恒定的。最近，各种研究表明，在跌落冲击过程中打破径向对称性可以显着减少接触时间低于平面SHS。一项这样的研究是在圆柱形SHS上进行的，其曲率与液滴相当。接触时间的减少归因于由动量的切向分量和碰撞期间液滴的椭圆形足迹所赋予的径向各向异性流。在这里，我们进行了下降的冲击实验浴缸般的SHS和径向各向异性可以触发，即使在没有上述两个标准。这被证明是一个后果的薄层偏转过程中的滴的传播。在该实验方案中，接触时间的减少是非常明显的。
2018-01-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Particle deposition after droplet evaporation on super-hydrophobic micro-textured surfaces
我们研究了当一滴胶体颗粒在由微柱制成的超疏水表面上干燥时获得的最终沉积物的大小和形状。正如预期的那样，大多数颗粒位于圆形区域内，其半径大致对应于结构内液体刺穿的拉普拉斯压力阈值（Cassie-Wenzel转变），由于接触线钉扎引起咖啡污渍沉积。尽管宏观上液体/固体摩擦很低，但在主环外部区域的柱顶部观察到微小沉积物，这一点不太令人期待。实验进行了不同的颗粒浓度和初始体积的下降，以确定这些参数对沉积物的尺寸分布的影响。根据最近的非挥发性液体滑动滴的实验，提出了微小沉积物的微观见解。
2012-05-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Leidenfrost drops on a heated liquid pool
我们表明，一个挥发性的液体滴放置在一个非挥发性的液体池的表面比沸点的下降可以经历一个莱顿弗罗斯特效应，即使是消失的小过热。这样的观察点的基板粗糙度的重要性，在这里考虑的情况下可以忽略不计，在确定的阈值莱顿弗罗斯特温度。为了使实验数据合理化，开发了基于Sobac等人[Phys.Rev.E90，053011（2014）]提出的理论模型。分析了液滴和基底的形状。该模型特别提供了蒸汽膜厚度的定标。对于小液滴，这些结垢似乎与固体基底上的莱顿弗罗斯特液滴的情况相同。对于大滴，相反，它们是不同的，没有证据表明烟囱形成已观察到无论是实验上还是理论上在本研究中考虑的液滴大小的范围内。关于蒸发动力学，半径随时间线性减小，无论滴的大小，这不同于固体基板上的莱顿弗罗斯特下降的情况。对于高过热度，液滴的特征寿命与过热度的关系遵循从模型导出的标度律，但在低过热度时，它偏离了这个标度，而是饱和。
2016-03-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Impact forces of water drops falling on superhydrophobic surfaces
由于法向反作用力，下落的液滴在撞击刚性基底之后变形并扩散。随后，如果基底是非润湿的，则液滴缩回然后跳离。正如我们在这里所展示的，不仅撞击本身与法向力时间演化中的一个明显峰值有关，而且还与迄今为止未知的跳跃有关。我们表征这两个峰值，并阐明它们如何涉及到不同阶段的下降影响过程。第二个峰值出现的时间与Worthington射流的形成相一致，通过流动聚焦出现，并且与撞击速度无关。然而，该峰值的大小由液滴的惯性和表面张力决定。我们表明，即使是低速的影响，可以导致一个令人惊讶的高峰值的法向力，即当一个更明显的奇异沃辛顿射流发生由于崩溃的空气腔在下降。
2022-07-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Liquid marbles as thermally robust droplets: coating-assisted Leidenfrost-like effect
莱顿弗罗斯特效应--过热表面上液滴蒸发时间延长--只有当表面温度高于某一过渡值时才会发生。在这里，我们展示了特殊设计的液滴-液体弹珠-可以在任何过热温度下（在我们的实验中测试高达465 oC）表现出类似的效果，而不会发生转变。这种现象很可能是由于液体弹珠是涂有微粒的液滴，这些微粒有助于悬浮液体核心并在液体和过热表面之间保持绝缘层。
2012-07-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Behaviour of flexible superhydrophobic striped surfaces during (electro-)wetting of a sessile drop
我们在这里研究的微观变形的弹性薄板构成的超疏水基板在不同的润湿条件下的固着液滴使用电润湿。使用共焦显微镜的变形轮廓的薄片进行实验评估。这些实验结果，然后解释使用变分原理形式主义的框架内的线性弹性。我们发现，局部变形的薄片主要是由净水平分量的毛细作用力作用在其顶部由于钉扎液滴接触线控制。我们还讨论了电润湿的间接作用，在支配的弹性层的变形特性。一个重要的结论是，小挠度假设，这是经常使用的文献中，未能提供一个定量的描述的实验结果，一个完整的解决方案的非线性控制方程是必要的，以描述实验获得的偏转轮廓。
2019-08-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Onset of rebound suppression in non Newtonian droplets post impact on superhydrophobic surfaces
液滴在超疏水表面上的沉积由于其在减少农药使用方面的潜在应用而成为近年来的一个重要研究领域。已知向水中添加微量的长链聚合物可以阻止超疏水表面上的液滴反弹效应。以往的研究认为，由于聚合物链的拉伸，拉伸粘度、弹性应力的优势或收缩阶段接触线的减慢等原因是不同的。本研究试图解开存在的关键标准的聚合物浓度和冲击速度对抑制液滴反弹。冲击速度将间接影响回缩阶段的剪切速率，聚合物浓度决定弹性流体的松弛时间尺度。最后，我们表明，Weissenberg数（在发病的收缩），它量化的弹性效应的聚合物链和流体力学，是在确定的制度的反弹抑制发病的关键参数，并存在一个临界值，它决定了发病的反弹逮捕。前面三个原因，这是在非牛顿流体中的弹性效应的表现，可以与建议的Weissenberg数准则。
2019-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Drop impact on superheated surfaces: from capillary dominance to non-linear advection dominance
本文研究过热表面上液滴撞击，通过高速全内反射技术测量最小气膜厚度，揭示了从表面张力主导到非线性平流主导机制的转变，并用耦合蒸发下液气动力学的标度关系合理解释了实验结果。
2023-04-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
What am I? Supercooled droplet or ice?
在这个流体动力学视频中，我们展示了一个过冷液体水滴对超疏水表面的把戏。水滴表现出双重人格，第一次以液态撞击到表面，然后以冻结的冰晶再次撞击。
2013-10-11 physics.flu-dyn
Spontaneous Jumping of Coalescing Drops on a Superhydrophobic Surface
当微滴在超疏水表面上面内聚结时，观察到令人惊讶的面外跳跃运动。这种由液滴聚结引发的跳跃运动在莱顿弗罗斯特表面上再现。高速成像显示，这种跳跃运动是由桥连液滴与超疏水/莱顿弗罗斯特表面的弹性相互作用引起的。在超疏水和莱顿弗罗斯特表面上的实验与将合并的液滴的动能与聚结后释放的表面能相关的简单缩放模型相比是有利的。疏水表面上的自发跳跃运动使得能够独立于重力自主地去除冷凝水;该过程对于持续滴状冷凝是非常理想的。
2009-10-16 physics.flu-dyn
Dynamics of Ferrofluidic Drops Impacting Superhydrophobic Surfaces
这是一个流体动力学视频，说明了铁磁流体液滴对可变润湿性表面的影响。研究的表面包括云母，碲和超疏水。磁体被放置在每个表面下方，其通过施加除重力之外的额外向下的力来改变铁磁流体的行为，从而导致减小的液滴尺寸和增加的液滴速度。对于超疏水液滴喷射现象示出，这只发生在一个有限的范围内的冲击速度，高于之前观察到的，随后放大振荡由于磁场的下降稳定在表面上。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Influence of Liquid Viscosity on Droplet Impingement on Superhydrophobic Surfaces
这个流体动力学视频描述了在超疏水表面上进行的液滴撞击实验。当纯水的液滴撞击在超疏水表面上时，观察到韦伯数在5和15之间的薄相干射流区域。此外，观察到韦伯数约200以上的周边飞溅。当通过将甘油与水混合来增加液滴的粘度时，观察不到细射流，并且稍微延迟了外围飞溅。在观察到纯水液滴在外围飞溅的韦伯数范围内，观察到水/甘油液滴具有两个分叉的射流。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Criterion for sliding / rolling characterization during droplet motion over superhydrophobic surfaces
超疏水表面是近年来研究的热点，其原因之一是超疏水表面的自清洁特性，即液滴在其表面上自由滚动的能力，但现有文献大多是关于液滴在超疏水表面上的静态润湿行为的研究，对液滴在超疏水表面上运动的物理机制也没有进行详尽的理论研究为了分析液滴在超疏水表面上的滑动/滚动特性，提出了一个无量纲数来表征液滴在超疏水表面上的滑动和滚动，这个数被称为“滑移雷诺数”.对不同表面和液滴特性的液滴运动进行了模拟，得到了一个与滑动/滚动行为相对应的唯一数值，并用文献中的实验对该数值的适用性进行了检验。
2015-11-27 physics.flu-dyn
Self-wrapping of an ouzo drop induced by evaporation on a superamphiphobic surface
多组分液滴的蒸发对于各种技术至关重要，并且由于其在自然界中的普遍存在而具有许多潜在应用。超双疏表面，即超疏水和超疏油的表面，不仅可以为水滴而且可以为油滴提供低润湿性。在本文中，我们的实验，数值和理论研究的蒸发过程中毫米级的无柄乌佐滴（透明的混合物的水，乙醇，和反式茴香脑）与低润湿性的超双疏表面。蒸发触发的茴香酒效应，即低于特定乙醇浓度的油微滴的自发乳化，由于水和乙醇之间的蒸发通量分布和挥发性差异，优先发生在液滴的顶点。数值模拟也再现了这一观察结果。茴香酒滴的体积减小的特征在于两个不同的斜率。最初的陡峭斜率主要是由乙醇的蒸发引起的，其次是水的蒸发较慢。在后期，由于马兰戈尼力，油包裹在液滴周围，形成油壳。我们提出了一个近似的扩散模型的干燥特性，预测的蒸发液滴与实验和数值模拟结果一致。这项工作提供了一个先进的理解茴香酒（多组分）滴的蒸发过程。
2017-06-05 physics.flu-dyn
Lifting a sessile oil drop from a superamphiphobic surface with an impacting one
碰撞水滴在日常技术和自然过程中广泛存在，从内燃机和商品喷雾到雨滴和云的形成。碰撞的结果取决于许多因素，包括碰撞速度和正面对齐的程度，以及表面张力等内在属性。然而，对低表面张力油滴在低润湿表面上的二元冲击动力学知之甚少。我们的实验和数值研究的动力学的油滴影响一个相同的座滴坐在一个超双疏表面。我们观察到五种反弹情景，其中四种不涉及合并。我们描述了两个以前未探索的情况下，固着油滴升空，从一个下降的下降的影响事件。模拟定量再现所有反弹的情况下，使量化的速度分布，能量传递，和粘性耗散。我们的研究结果说明了如何改变相对偏移量和冲击速度的结果在可控的反弹动力学低表面张力滴碰撞超双疏表面。
2021-01-19 physics.flu-dyn
How water droplets evaporate on a superhydrophobic substrate
研究了水滴在超疏水基底上的蒸发过程。虽然以前的研究主要集中在接触角小于90^ \circ的液滴，但在这里，我们分析了几乎所有可能的接触角范围（10^ \circ-150 ^\circ）。更大的接触角和钉扎接触线可以通过使用超疏水碳纳米纤维基底来实现。考察了接触角和液滴质量随时间的变化。实验数据与Popov（Physical Review E 71，2005）提出的模型具有良好的定量一致性，表明蒸发过程是准静态的，扩散驱动的，并且热效应不起作用。此外，我们表明，实验数据的接触角和液滴质量的演变可以崩溃到一个各自的通用曲线为所有的液滴尺寸和初始接触角。
2011-02-18 physics.flu-dyn
Computational Study of Bouncing and Non-bouncing Droplets Impacting on Superhydrophobic Surfaces
我们用数值方法研究了液滴在超疏水表面等温碰撞过程中的弹跳和非弹跳现象。一个内部的，实验验证，有限元法为基础的计算模型来模拟液滴的冲击动力学和瞬态液滴内的流体流动。在拉格朗日框架下，采用三相接触线上的动态润湿边界条件，精确地跟踪了气液界面。通过冲击速度和平衡接触角的系统变化来研究动能、表面能和重力能的相互作用。数值模拟表明，如果最大反冲时刻的液滴总能量超过初始表面能和重力能，则液滴会从表面反弹，否则不会。非弹跳液滴的特征在于由于动能和表面能之间的竞争而在自由表面上的振荡。通过模拟在不同时间获得的液滴尺寸和形状与文献中提供的相应测量值进行比较。比较显示数值数据与测量值的良好一致性，并且计算模型能够重建如测量中所见的液滴的弹跳和非弹跳。模拟的内部流动有助于理解碰撞动力学以及弹跳和非弹跳期间相关能量的相互作用。
2016-01-05 physics.flu-dyn
Drop impact on superheated surfaces
当液滴撞击在加热到高于液体沸点的光滑表面上时，液滴或者在接触表面时立即沸腾（"接触沸腾“），或者在没有任何表面接触的情况下形成朝向热表面的莱顿弗罗斯特蒸汽层并反弹（"温和膜沸腾”），或者两者都形成莱顿弗罗斯特层并向上喷射微小的液滴（"喷射膜沸腾“）。我们实验确定的条件下，在每个政权的影响行为可以实现。我们发现，无量纲的最大传播$γ$的影响液滴在温和的和喷雾膜沸腾制度的加热表面上显示了一个普遍的缩放与韦伯数$\We$（$γ\sim\We^{2/5}$）-无论表面温度和液体性质-这是比非加热（亲水或疏水）表面（$γ\sim\We^{1/4}$）的影响陡峭得多。我们还干涉测量液滴下的蒸汽厚度。
2011-11-02 physics.flu-dyn
Leidenfrost drop impact on inclined superheated substrates
在实际应用中，液滴总是以各种倾角撞击固体壁面。对于Leidenfrost液滴的倾斜冲击，其在其底部表面下具有蒸汽层以防止其与过热基底直接接触，液滴可以几乎无摩擦地沿着基底滑动，伴随着扩展和缩回。为了单独研究这些过程，我们实验观察了乙醇液滴的过热倾斜基板的影响，使用高速成像从两个不同的角度同步。我们首先研究动态莱顿弗罗斯特温度，这主要取决于正常的韦伯数${We}_\perp $。然后将衬底温度设置为足够高以研究莱顿弗罗斯特滴行为。在铺展过程中，液滴始终保持均匀。并且最大扩频因子$D_m/D_0$遵循与大的正常韦伯数${We}_\perp $的幂律依赖性，对于$We_\perp \geq 30$为$D_m/D_0 = \sqrt{We_\perp /12+2}$。在收缩过程中，由于重力作用，具有低冲击速度的液滴变得不均匀。对于滑动过程，所有研究的液滴的停留时间几乎是一个常数，这是不受倾角和$We$数。无摩擦蒸汽层导致无量纲滑动距离$L/D_0$遵循幂律依赖于平行韦伯数$We_\parallel$为$L/D_0 \propto We_\parallel^{1/2}$。在不直接接触基底的情况下，液滴的行为可以分别由${We}_\perp $和$We_\parallel$确定。当撞击速度太高时，液滴破碎成许多微小的液滴，这就是所谓的飞溅现象。在当前参数范围内，临界飞溅标准为$We_\perp…
2020-08-26 physics.flu-dyn
Increased solidification delays fragmentation and suppresses rebound of impacting drops
本研究探究液滴内部凝固程度对其撞击升华干冰表面结果的影响，发现凝固厚度由撞击速度决定，可抑制反弹、延迟破碎，揭示了热-弹性毛细作用的机制，补充了过冷表面液滴撞击的结果谱系。
2025-06-12 physics.flu-dyn
Liquid Droplet Impact Dynamics on Micro-Patterned Superhydrophobic Surfaces
该视频展示了水/甘油（50%/50%质量）液滴对两种类型的微图案化超疏水表面的影响的实验定性和定量结果。所用的两种类型的表面是80%空腔分数的肋和柱，其周期性间距分别为40 μm和32 μm。所有表面均通过光刻法制造。采用冲击韦伯数作为动力学参数，比较了两种表面的飞溅和回弹特性。虽然液滴在低韦伯数下表现出类似的动力学，但对于这里测试的所有韦伯数（5<We<900），柱上的回弹射流速度（通过液滴冲击速度归一化）明显高于肋上的回弹射流速度。在韦伯数升高时，液滴沿外周飞溅。在飞溅时产生的这些侧液滴被称为卫星液滴。俯视图视频显示了两种表面类型的飞溅行为的显著差异。在肋上，卫星液滴的形成始终倾向于与肋纵向成60°的路径。当韦伯数大于150时，这种行为普遍存在，然而，当We > 265时，不会发生显著的飞溅。在柱子上，卫星液滴也遵循特定的路径，但方向不同。卫星液滴在与柱晶格结构对准的位置中形成。在600 < We < 750时观察到这种行为。在一定的条件下，射流在肋板上的反弹现象是一个有趣的现象。由于表面各向异性引起的收缩液滴上的不均匀剪切分布，在回弹时形成两个射流，并且被称为两叉射流。这种行为发生在肋上的115 < We < 265。在哨所上也观察到两股射流，但连贯性和重复性较低。在大约500 < We < 600时观察到这种行为。
2013-10-14 physics.flu-dyn
Asymptotic theory for a Leidenfrost drop on a liquid pool
液滴在置于过热的平板上时可以被其自身的蒸汽悬浮（莱顿弗罗斯特效应）。不太清楚的是，莱顿弗罗斯特效应同样可以在液体池（相对于液滴过热）上观察到，这是这里的研究案例。重点放在小蒸发数的极限的渐近分析，这被证明是一个现实的一个确实不那么小的下降。全球的形状被发现类似于“超疏水滴”，遵循毛细作用和重力之间的平衡。然而，薄的蒸汽层之间的下降和池的形态是非常不同的，从经典的莱顿弗罗斯特滴在一个平坦的刚性基板，并表现出不同的标度律。我们确定的蒸汽厚度作为温度和材料性能的函数，这是由数值解确认的解析表达式。令人惊讶的是，我们发现，变形池抑制烟囱不稳定的莱顿弗罗斯特下降。
2018-05-30 physics.flu-dyn
Singular jets during droplet impact on superhydrophobic surfaces
研究发现超疏水表面液滴撞击过程中存在由水平惯性引发的新型奇异喷射现象，揭示了其形成机制与状态图谱。
2025-12-02 physics.flu-dyn
Drop impact upon micro- and nanostructured superhydrophobic surfaces
我们的实验研究不同的超疏水表面，由规则的聚合物微图案和粗糙的碳纳米纤维，具有相似的静态接触角的下降冲击动力学。主要控制参数是韦伯数\We和表面粗糙度。在小的\We，即小的冲击速度下，两种类型的基材的冲击演变是相似的，表现出Fakir状态、完全反弹、部分反弹、捕获气泡、喷射和粘性振动水球。在大的\We，飞溅的影响出现形成几个卫星液滴，这是更明显的多尺度粗糙的碳丛林。结果表明，在纳米尺度上的多尺度表面粗糙度在小的\We $\apprle 120$的影响事件中起着次要的作用，但大的\We $\apprge 120$的一个重要的。最后，我们发现环境空气压力的影响是可以忽略的，在探索参数制度\We $\apprle 150$
2009-01-27 physics.flu-dyn
Heat transport during drop impact onto a heated wall covered with an electrospun nanofiber mat: The influence of wall superheat, impact velocity, and mat thickness
本研究探讨了单液滴撞击覆盖电纺纳米纤维垫加热壁面时的传热机制，发现壁面过热和撞击速度会导致液滴穿透或被蒸汽阻隔两种情况，且穿透发生时总传输热量显著增加。
2023-11-20 physics.flu-dyn
Boiling transitions during droplet contact on superheated nano/micro-structured surfaces
操纵表面形貌是用于提高涉及液滴与过热表面接触的许多工业过程的效率的最有前途的策略之一。在这种情况下，液滴可能会在接触时立即沸腾，飞溅和沸腾，或者可能在莱顿弗罗斯特状态下漂浮在自己的蒸汽上。在这项工作中，我们报告了水滴在使用高速光学和X射线成像观察到的广泛温度范围内与设计的纳米/微米纹理表面轻轻接触的结果。我们报告了一个矛盾的增加莱顿弗罗斯特温度（TLFP）的纹理间距降低到临界值（~10 μ m）以下。虽然这种纹理固体上的液滴在接触时似乎沸腾，但我们的研究表明，它们的行为主要是由流体动力学不稳定性决定的，这意味着TLFP的增加可能不一定会导致传热增强。在这样的表面上，液滴显示一个新的制度，其特征在于飞溅伴随着蒸汽射流穿透液滴之前，他们过渡到莱顿弗罗斯特状态。我们提供了一个全面的地图，在很大范围内的纹理间距的液滴的沸腾行为，可能有显着的影响，如电子冷却，喷雾冷却，核反应堆的安全和遏制火灾的应用。
2020-03-25 physics.app-ph physics.flu-dyn
Impact of Spinning Droplets onto Superhydrophobic Surfaces: Asymmetric Tumbling Rapid Rebound
本文通过数值模拟与实验研究了旋转液滴撞击超疏水表面的动力学，发现旋转导致前部抬升和后部抬升两种翻滚回弹，并揭示了非对称铺展缩短接触时间的机制，建立了预测模型。
2025-07-17 physics.flu-dyn
Droplet impact and splitting behaviour on superhydrophobic wedges
本研究通过二维/三维模拟与实验，系统研究了超疏水楔上液滴撞击分裂动力学，揭示了楔角、不对称性、We数和Bo数对铺展及子液滴分裂的影响，并进行了能量预算分析。
2024-07-18 physics.flu-dyn
Cassie-Wenzel transition induced by localized freezing after droplet impact on supercooled micro-patterned surfaces
State Key Laboratory of Engines, Tianjin University（天津大学内燃机国家重点实验室）；National Gravitation Laboratory, MOE Key Laboratory of Fundamental Physical Quantities Measurement, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学引力中心、教育部物理量测量重点实验室）；National Industry-Education Platform of Energy Storage, Tianjin University（天津大学国家储能产教融合平台）
研究通过调节液滴扩展动力学、界面热传递和固态化动力学的耦合作用，揭示了液滴撞击微图案化超冷表面后湿态转变的机制，揭示了微图案设计对防冰和防冻表面的理性设计原理。
2026-05-08 physics.flu-dyn
Hydrodynamics of magnetic fluid droplets on superhydrophobic surfaces
研究了水平磁场作用下超疏水SH表面上铁磁流体液滴的碰撞后流体动力学行为。通过改变冲击韦伯数We、哈特曼数Ha和通过磁键数Bom表现的磁场强度，观察到了广泛的动力学。对于固定的We 60，我们观察到，在适度低的Bom 300，液滴反弹的SH表面被抑制。我们被选中观察各种影响的结果，并揭示随之而来的铁流体动力学机制。我们还表明，铁流体动力学相互作用导致不对称的扩展，和液滴的扩展优先在正交的方向上的磁场线。我们分析表明，在收缩制度，动能的液滴是不均匀分布在横向和纵向方向上，由于洛伦兹力。这最终导致抑制液滴反弹。我们研究了Bom在固定We 60的作用，并观察到，液体薄层在收缩阶段开始时变得不稳定，通过孔的成核，它们的增殖和破裂后达到临界厚度仅在SH表面上，但不存在亲水表面上。我们提出了一个分析模型来预测在一个临界Bom的不稳定性的发病。分析模型表明，临界Bom是冲击We的函数，临界Bom随着We的增加而减小。我们说明了一个相位图，涵盖了所有的后影响SH表面上的铁流体动力学现象，为广泛的我们和Bom。
2020-01-13 physics.app-ph physics.flu-dyn
