(Super)Spreading and drying of trisiloxane-laden quantum dot nanofluids on hydrophobic surfaces
纳米流体为广泛的工业领域带来了希望。然而，对纳米流体，特别是含有表面活性剂的纳米流体在干燥和铺展过程中的润湿行为和沉积形成的理解仍然很差。本文对基于量子点的纳米流体的蒸发动力学和纳米胶体悬浮液在六甲基二硅氮烷、聚苯乙烯和聚丙烯涂覆的疏水表面上的蒸发驱动自组装进行了实验研究。此外，对于第一次，我们迈出了一步，了解超级铺展表面负载纳米流体的润湿动力学。结果表明，与纯液体相比，无表面活性剂的量子点纳米流体在干燥过程中经历了包括最后一个附加钉扎模式在内的四种蒸发模式，而接触角减小时三重接触线被纳米晶体钉扎。与以前的研究相反，发现向表面活性剂水溶液中添加纳米颗粒导致铺展速率恶化并形成双咖啡环。对于所有检查的表面，超铺展在存在和不存在的量子点纳米粒子发生。尽管在所有基底上形成咖啡环，但它们具有不同的形态。特别地，在六甲基二硅氮烷和聚苯乙烯涂覆的表面上将结状结构并入环中
2020-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
How and When the Cassie-Baxter Droplet Starts to Slide on the Textured Surfaces
Cassie-Baxter态液滴在织构表面上具有许多局部能量极小值，而它们之间的能垒大小受重力的影响。当液滴不能在表面上找到任何局部能量最小点时，液滴开始滑动。基于拉普拉斯压力方程，预测了二维Cassie-Baxter液滴在织构表面上的形状。通过考虑液滴与表面微结构之间的干涉以及分析脱钉过程中自由能的变化来考察液滴的稳定性。之后，对基于线张力的前跟踪方法模拟（LTM），无缝地捕捉液体和基板之间的附着和分离的理论分析进行了验证。我们回答了关于滑动研究领域的公开辩论：（i）滑动是否以前端滑动或后端滑动开始，以及（ii）在水平表面上测量的前进和后退接触角是否与滑动开始时液滴的前后接触角相当。此外，还提出了一种新的液滴平移机制，即冷凝-蒸发循环促进液滴平移。
2020-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Slip Length in Shear Flow Over a Textured Surface
本文通过二维数值模拟研究带空腔纹理表面上的剪切流，比较三种滑移长度计算方法的结果差异，揭示宏观滑移本质上是局部效应的宏观表征，并结合速度剖面和流线解释差异成因。
2024-08-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Changing the flow profile and resulting drying pattern of dispersion droplets via contact angle modification
该研究通过实验与动态密度泛函理论模拟，揭示基底润湿性可改变干燥液滴内部流动方向，调控颗粒沉积从咖啡环到中心污渍的转变，为工业沉积图案控制提供依据。
2024-10-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Drag force on a sphere moving towards an anisotropic super-hydrophobic plane
我们从理论上分析了一个高速排水的液体膜之间的亲水性球体和纹理超疏水平面，其中包含被困的气泡挤压。超疏水壁的特征在于参数$L$（纹理特征长度）、$b_1$和$b_2$（固体和气体区域的局部滑移长度）以及$ϕ_1$和$ϕ_2$（固体和气体区域的分数）。的平面的流体动力学特性完全表示的有效滑移长度张量的特征值取决于纹理参数和$H$（本地分离）。有效滑动的影响，预计减少的力相比，预期的两个亲水性表面和泰勒方程描述。附加长度尺度$L$、$b_1$和$b_2$的存在意味着膜引流可以比球体朝向亲水平面移动的情况丰富得多。对于大的（与$L$相比）间隙，力的减小很小，并且对于所有纹理，力类似于当球体朝向从超疏水壁向下移动的光滑亲水平面移动时的预期。这个位移的值等于滑移长度张量本征值的平均值。通过分析条纹超疏水表面，然后我们计算修正的泰勒方程的任意间隙。我们表明，在较薄的间隙的力减少变得更加明显，它强烈地依赖于气体面积和局部滑移长度的分数。对于小的分离，我们推导出一个精确的方程，它涉及到一个有效的滑移纹理参数的校正。我们的分析提供了一个框架，解释最近的力测量在超疏水表面的存在。
2011-06-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effects of Substrate Heating and Wettability on Evaporation Dynamics and Deposition Patterns for a Sessile Water Droplet Containing Colloidal Particles
实验研究了基片温度、基片润湿性和颗粒浓度对含胶体颗粒的固着水滴蒸发的影响。时变液滴形状和温度的液-气界面的测量分别使用高速可视化和红外热成像。通过光学显微镜定性地观察蒸发液滴内颗粒的运动，并通过光学轮廓仪测量最终颗粒沉积物的轮廓。在非加热的亲水性基材上，蒸发后形成环状沉积物，如文献中广泛报道的;而在加热的亲水性基材上，在本工作中报道了具有内部沉积物的较薄的环。后者归因于Marangoni对流和记录的粒子运动以及测量的跨液-气界面的温度梯度证实了这一假设。环的变薄与衬底温度成比例，并被认为是在较大的衬底温度下更强的Marangoni对流。在未加热的疏水性基材的情况下，由于接触线的非常早的脱钉而形成内部沉积物。另一方面，在加热的疏水基底的情况下，基底加热以及较大的颗粒浓度有助于接触线的钉扎，这导致具有内部沉积物的薄环。我们提出了一个政权图预测三种类型的存款，即环，薄环与内部存款和内部存款-为不同的衬底温度，衬底润湿性和颗粒浓度。一阶模型证实了液体-气体界面温度测量和测量的环轮廓随衬底温度的变化。
2016-10-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Fall and rise of small droplets on rough hydrophobic substrates
图案化疏水基底上的液滴通常以Wenzel或Cassie状态观察到。在这里，我们表明，对于液滴的可比尺寸的粗糙度尺度的一个额外的本地平衡态存在，液滴是沉浸在纹理中，但尚未接触的底部凹槽。在蒸发时，处于这种状态的液滴进入Cassie状态，从而产生一种全新的自清洁机制。该效果是通用的字符，并预计将发生在任何疏水毛细管润湿的情况下，其中涉及一个球形的液体储存器。
2010-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
New exact solutions for the evaporation flux density of a small droplet on a flat horizontal substrate with a contact angle in the range of 135-180 degrees
针对钝角疏水接触角范围缺乏简化蒸发通量密度公式的问题，本文给出离散接触角的新精确解，并显式导出135度与150度下无积分的简洁表达式。
2023-06-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporation of tiny water aggregation on solid surfaces of different wetting properties
用分子动力学模拟研究了微量水在不同润湿性固体表面上的蒸发。我们发现，随着表面由疏水性向亲水性的转变，蒸发速度并不是直观上的单调下降，而是先增大，达到最大值后又减小。水分子可以从其蒸发的水-气表面上的水分子的数量与防止这些水分子蒸发的势垒之间的竞争导致蒸发的意外行为。基于这两个因素的理论模型可以很好地拟合模拟数据。这一发现有助于理解生物表面的蒸发，设计超快速水分蒸发或土壤保水的人工表面。
2012-03-08 cond-mat.soft
Evaporative thermo-fluidics and deposition patterns in surface-active droplets
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；Birla Institute of Technology and Science Pilani（比拉理工学院皮拉尼分校）
研究表面活性剂负载液滴蒸发过程中热质传输和沉积模式，通过实验和理论分析揭示表面活性剂浓度与润湿性对蒸发速率及对流的影响。
2026-04-15 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Modelling the evaporation of nanoparticle suspensions from heterogeneous surfaces
我们提出了一个基于网格的蒙特卡罗（MC）模型的纳米颗粒悬浮液滴在非均匀表面上的干燥。该模型由一个广义的晶格气，其中的相互作用参数的哈密顿量可以改变模型的不同性质的材料。我们展示了如何正确选择相互作用，以尽量减少底层网格的影响，使半球形液滴的形式。我们还包括表面粗糙度的影响，以检查接触线钉扎动力学的影响。当系统上方有一个“盖子"防止蒸发时，在表面上形成平衡液滴，我们用它来确定接触角以及它如何随着模型参数的变化而变化。这使我们能够将相互作用参数与应用中使用的材料联系起来。该模型也被应用到干燥的异质表面上，特别是悬浮液被沉积在一个表面上的情况下，由一对亲水性导电金属表面的疏水绝缘聚合物带的两侧。这种情况发生在使用喷墨印刷来制造表面的金属部件之间的电连接时。该过程并非总是没有问题，因为液体可以从表面的疏水部分去湿，在干燥过程完成之前破坏桥。MC模型再现所观察到的去湿，允许参数变化，以便可以建立最佳连接的条件。我们表明，如果表面的疏水部分位于相邻金属的高度以下的一个步骤，在干燥过程中的液体去湿的机会显着减少。
2017-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Role of Fluid Forces and Depletion Interactions in Directing Assembly of Aqueous Gold Nanorods on Hydrophobic Surfaces
本研究通过关联原位干燥轮廓与沉积图案，揭示了流体力和耗尽相互作用在金纳米棒蒸发自组装中的作用，为纳米材料结构控制提供框架。
2024-11-07 cond-mat.soft
Evaporation of Colloidal Suspension Droplets over Oil-infused Slippery Surfaces
本文研究了不同浓度胶体液滴在仿生图案化注液滑移基底（LISS）上的蒸发干燥过程，发现注入油层厚度（hE）强烈影响钉扎程度和沉积形态，长时间蒸发可实现均匀沉积。
2023-11-24 cond-mat.soft
Hydrogel modified evaporation interface for highly stable membrane distillation
本研究提出在水凝胶改性蒸发界面上消除表面效应，实现高稳定性膜蒸馏，突破压力达20巴，适用于高盐及含表面活性剂废水处理。
2023-12-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Sparse Sampling of Water Density Fluctuations near Liquid-Vapor Coexistence
自由能的水密度波动在散装水，在界面上，并在疏水限制通知疏水溶质的水合作用，以及它们的相互作用和组装。这种自由能的表征通常使用增强的采样技术，如伞形采样。在伞形抽样中，从相邻的有偏模拟中获得的序参量分布必须重叠，以便估计有偏集合之间的自由能差异。通常需要许多有偏差的模拟来确保这种重叠，这需要陡峭的计算成本。我们最近介绍了一种稀疏采样方法，它通过使用热力学积分来估计有偏系综之间的自由能差，从而避免了重叠要求。在这里，我们建立在和概括稀疏采样的特点，在近液-气共存的系统中的水密度波动的自由能。我们还介绍了明智的选择偏置电位参数和策略，自适应地完善他们，这有利于准确和有效地估计这样的自由能。我们说明了该方法的特点，在一个大的体积在散装水空化的自由能。我们还使用稀疏采样来表征毛细管蒸发的自由能限制在两个疏水板之间的水。在这两种情况下，稀疏采样比伞形采样快近两个数量级。鉴于其效率，稀疏采样方法特别适合于表征系统的自由能景观，其中伞采样是非常昂贵的。
2018-03-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
