Droplet impact of emulsions on inclined microstructured surfaces
Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学工程学院）；Instituto de Investigaciones en Materiales, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学材料研究所）
本文实验研究了20%体积分数的硅油-水乳液液滴在倾斜微结构化表面的撞击行为，识别出五种撞击模式，揭示了乳液撞击与水的差异及局部相分布对撞击的影响，为相关应用提供了新见解。
2026-09-01 physics.flu-dyn
To grate a liquid into tiny droplets by its impact on a hydrophobic micro-grid
我们报告的实验滴影响疏水性微网格，典型的间距几十$μ$ m。当冲击速度超过临界值时，液体会向另一侧涌出，形成与网格孔大小相当的微滴。我们提出了一种方法来产生单分散喷雾或体积小至几皮升的单个微小液滴，对应于液滴体积除以高达10倍的$^5$。我们还讨论了测量的阈值与预测的惯性和毛细作用之间的平衡的差异。
2009-11-30 physics.flu-dyn
Micron-scale droplet deposition on a hydrophobic surface using a retreating syringe
对液滴在疏水表面的沉积进行了实验和数值模拟研究。同一个注射器可以产生多种液滴尺寸，这在很大程度上取决于针头缩回速度。根据接触线的运动，确定了三种状态。在区域I中，在缓慢的回缩速度下，接触线扩展并且可以实现大的液滴。在区域II中，在中等针速下，形成准圆柱形液体桥，导致大约针的尺寸的液滴。最后，在高速下（区域III），接触线缩回，观察到比注射器直径小得多的液滴。标度参数识别在每个政权的主导机制。从非线性数值模拟的结果与实验吻合良好，虽然预测的准确性是有限的动态接触角的行为不充分的模型。
2009-04-15 physics.flu-dyn
Mitigation of fine hydrophobic liquid aerosols by polydispersed uncharged and charged water droplets
本研究在自制缩比试验台中，利用高速成像与理论建模探讨了未荷电与荷电水滴对细小疏水性液体气溶胶的清除现象，测量了水滴粒径分布与电荷，为去除大气可吸入颗粒提供了方法与实验依据。
2024-06-27 physics.flu-dyn
Dropwise Condensation on Hydrophobic Cylinders
在这项工作中，我们研究了水平疏水圆柱直径对液滴生长的影响。我们假设，由自然对流产生的浓度梯度围绕水平圆柱体是与圆柱体上的冷凝液滴的增长。我们推导了一个简单的液滴生长的标度律，并与实验结果进行了比较。预测的液滴直径（d）随不同时间点圆柱直径（D）的负指数与实验数据的总体趋势相似。此外，观察到圆柱体直径对液滴生长的这种影响比由不同表面温度产生的过饱和条件更强。
2016-03-01 physics.flu-dyn
Droplet impact behavior on a hydrophobic plate with a wettability-patterned orifice
本研究采用格子玻尔兹曼方法模拟液滴撞击带方形孔疏水板，发现异质孔润湿性差异与 Weber 数共同决定液滴是否分裂，润湿性图案化孔会促进粘附，其动态行为由动压、毛细压力与粘性压力损失竞争决定。
2024-04-23 physics.flu-dyn
Spreading dynamics of droplets impacting on oscillating hydrophobic substrates
本研究实验探究了液滴撞击正弦振荡疏水基底的铺展动力学，发现铺展分为受惯性与振荡控制的阶段I和回缩中因基底附加能量产生的阶段II，并推导了预测最大铺展直径及时间的比例分析，为优化基底振荡控制液滴铺展及传热传质应用提供依据。
2023-06-19 physics.flu-dyn
Droplet rebound from rigid or strongly hydrophobic surfaces
如果表面本质上是疏水的，或者如果液滴下面的气膜能够保持界面不接触，则撞击在刚性表面上的弱变形液滴会反弹。一个简单的，物理动机的模型，灵感来自分析液滴碰撞变形界面，提出了为了调查的反弹过程的动力学和重力的影响。分析产生的反弹时间的估计，是在非常好的定量协议与最近的实验数据（Okumura等。例如，（2003）），并且提供了对简单缩放结果的显著改进。
2005-10-28 physics.class-ph physics.flu-dyn
Unlocking the full potential of jumping condensation on microstructured surfaces
研究通过微尺度圆锥阵列实现高效液滴跳跃，揭示了跳跃与非跳跃区域的间距依赖性临界转变，为高性能冷凝管理提供了设计原理。
2025-12-05 cond-mat.soft 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
Quantifying effective slip length over micropatterned hydrophobic surfaces
采用微粒子图像测速技术（$μ$ -PIV）研究了疏水微结构通道中的层流微流动，特别是滑移长度。这些微通道由纵向微槽组成，可以捕获空气并促使无剪切边界条件，从而增强滑移。我们的测量结果表明，当微槽的宽度增加时，滑移长度增加。滑移长度的结果小于Philip等人[1]对由交替的无剪切和无滑移边界条件组成的无限大纹理通道的分析预测。较小的滑移长度（与预测相比）可以归因于微通道的限制和弯月面（液-气界面）的弯曲。我们的实验研究表明，弯月面的曲率起着重要的作用，在疏水微脊的微流动。
2009-02-10 physics.flu-dyn
Analytical prediction of electrowetting-induced jumping motion for droplets on textured hydrophobic substrates: Effects of the wetting states
该研究基于能量守恒建立闭式与统一公式，解析预测平面及纹理疏水表面上 Cassie-Baxter 与 Wenzel 状态液滴的电润湿诱导跳跃速度。
2020-07-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Droplet Impact Dynamics on Micropillared Hydrophobic Surfaces
研究了微柱间距和撞击速度对微柱疏水表面上的水滴撞击动力学的影响。通过高速摄影定性地给出了结果，通过润湿直径和液滴高度的时间变化定量地给出了结果。瞬态定量结果的表征是我们工作的一个新方面。三个不同的制度，即无弹跳，完全弹跳和部分弹跳。从一种状态到另一种状态的过渡存在一个临界螺距和冲击速度。这是解释与示范Cassie Wenzel润湿过渡中的液体渗透在较大的间距或冲击速度的支柱之间的凹槽。在俯仰和冲击速度图上划分了这些区域。一个很好的协议，目前的测量和公布的分析模型之间的报告。
2016-01-05 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
Suppression of water vapor condensation by glycerol droplets on hydrophobic surfaces
本文研究甘油液滴在疏水表面上的防凝结作用，通过与盐溶液和吸湿醇对比及实验与理论建模，揭示其可形成广阔干燥区并为防冰防霜材料设计提供指导。
2023-11-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamic wetting and heat transfer during droplet impact on heated bi-phobic wettability-patterned surfaces
本文研究了液滴在双疏热表面（疏水点超疏水基体）上的动态润湿行为和传热特性。一个非图案化的超疏水和粘性疏水表面作为控制润湿性表面。正如预期的那样，润湿和传热动力学的差异是明显的所有表面，在后退阶段的变化最明显。在扩展过程中，惯性的影响占主导地位的液滴动力学和传热主要是由对流在接触线和内部流动。随着接触线速度随时间降低，接触线处的蒸发冷却变得重要，特别是对于双疏表面，其中液体在后退期间保持捕获在疏水点上。这些卫星液滴增加了接触面积和接触线长度，并在主液滴剥离后辅助传热和基板冷却。与疏水表面相比，双疏表面上的接触线传热的贡献增加了17至27%，这取决于相对于疏水点的影响位置。尽管如此，双疏表面具有较低的总热能传递。然而，与普通的超疏水表面相比，通过图案化表面，传热增强了33%至46%。根据应用，在不同表面之间存在权衡：粘性疏水表面提供最佳冷却效率，但易于溢流，而超疏水表面排斥液体，但冷却效率较差。双疏表面提供了具有合理的冷却效率和低溢流概率的中间路径。
2020-05-29 physics.app-ph physics.flu-dyn
Self-cleaning of hydrophobic rough surfaces by coalescence-induced wetting transition
超疏水性的荷叶等具有自清洁功能的天然表面已被广泛研究，以开发人工仿生表面。由分级结构产生的表面粗糙度是超疏水性和自清洁所需的关键性质。在这里，我们展示了一种新的自清洁机制的纹理表面归因于自发聚结诱导的润湿过渡。我们专注于润湿转变，因为它代表了一种新的机制，这可以解释为什么粗糙表面上的液滴能够从高粘附性的Wenzel状态变为低粘附性的Cassie-Baxter状态并实现自清洁。特别是，我们进行多体耗散粒子动力学模拟的液滴坐在机械纹理基板。我们定量研究了Cassie-Baxter和Wenzel状态下孤立液滴的润湿行为以及液滴的聚结。我们的模拟结果表明，在Cassie-Baxter状态的液滴有更低的接触角滞后和更小的流体动力学阻力比在Wenzel状态的液滴。当相邻的小液滴合并成较大的纹理疏水基板上，我们观察到一个自发的润湿过渡从Wenzel状态的Cassie-Baxter状态，这是由表面能合并后释放的液滴。对于超疏水表面，释放的表面能可能足以引起液滴离开表面的跳跃运动，在这种情况下，再增加一个液滴以聚结可以将跳跃速度增加一个数量级。当涉及多个液滴时，我们发现可以通过适当地设计液滴的总体布置和它们之间的距离来控制聚结液滴中液体组分的空间分布。
2018-10-31 physics.comp-ph physics.flu-dyn
CFD analysis of effects of surface wettability and flow rates on the interface evolution and droplet pinch-off mechanism in the cross-flow microfluidic systems
本文采用有限元法数值研究了表面润湿性对T型微通道内两相不混溶流动和液滴夹断动力学的影响。采用守恒水平集方法（CLSM）对宽流速比（$1/10 \leq Q_r \leq 10$）和接触角（$120^{\circ} \leq θ\leq 180^{\circ}$）下的压缩区界面拓扑（$Ca_c <10^{-2}$）进行了研究。根据瞬时相位分布，将液滴形成过程分为初始、填充、挤压、夹断和稳定液滴。在灌浆期，水分的影响不明显。然而，疏水效应在挤压和夹断阶段更明显。工程参数通常显示出对无量纲参数（$Ca_c$、$Q_r$、$θ$）的复杂依赖性。捕捉瞬时界面演化揭示了液滴形状对接触角的敏感性。在疏水（$120^{\circ} \leq θ\leq 135^{\circ}$）条件下，界面轮廓立即由凸形变为凹形，而在超疏水（$150^{\circ} \leq θ\leq 180^{\circ}$）条件下，界面轮廓缓慢地由凸形变为凹形。与文献不同，分散相中的压力不是恒定的，而是与连续相中的压力成反相。基于压力和相位分布比较填充和夹断时间带来了新的见解，即使没有流动可视化和相位分布，也可以通过安装压力传感器来阐明液滴夹断机制。当拉普拉斯压力由小到大变化时，界面曲率由平坦变为更凹的形状。界面颈宽（2 r）随接触角的增大呈现先增大后减小的趋势。
2022-10-10 physics.flu-dyn
Bouncing microdroplets on hydrophobic surfaces
本研究通过理论和实验证明，疏水表面上微液滴的弹跳存在依赖于速度的判据，量化了耗散、粘附与动能的相互作用，并揭示了相关现象，对气溶胶科学具有重要意义。
2025-03-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporation of dilute sodium dodecyl sulfate droplets on a hydrophobic substrate
载有表面活性剂的固着液滴的蒸发在自然界和工业应用如喷墨印刷中无所不在。当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度（CMC）时，可溶性表面活性剂开始在水溶液中形成胶束。在这里，十二烷基硫酸钠（SDS）水溶液固着液滴在疏水表面上的蒸发进行了实验研究，SDS浓度范围从0.025到1 CMC。与静止水滴的恒定接触角相反，我们观察到，在同一表面上，浓度低于0.5 CMC的SDS负载液滴的接触角首先减小，然后增大，最后减小，导致局部接触角最小。令人惊讶的是，发现最小接触角显著低于静态后退接触角，并且其随着初始SDS浓度的降低而降低。此外，发现在局部接触角最小值处的本体SDS浓度随着初始SDS浓度的降低而降低。观察到的接触角最小值相对于归一化蒸发时间的位置及其最小值被证明与相对湿度和液滴体积以及因此与总蒸发时间无关。我们讨论了所观察到的接触角动力学在基板上的SDS分子在浓度低于0.5 CMC的无序层的形成。本工作强调了固着液体表面活性剂液滴蒸发的复杂性和蒸发过程中的表面活性剂-基板相互作用的影响。
2019-08-26 cond-mat.soft physics.atm-clus 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
Inhibition of water vapor condensation by dipropylene glycol droplets on hydrophobic surfaces via vapor sink strategy
本研究通过实验与理论模型分析二丙二醇液滴在冷却疏水表面形成干区环的规律，揭示其利用蒸汽汇效应抑制水蒸气凝结的机制。
2024-01-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Three-dimensional study of double droplets impact on a wettability-patterned surface
基于三维多弛豫时间赝势格子Boltzmann模型，研究了两液滴同时撞击具有润湿性差异的平面时的定向运动和回弹行为.详细研究了润湿性差、韦伯数和液滴间距等因素对定向运动和回弹行为的影响。数值结果表明，润湿差引起的不平衡杨氏力会使液滴向表面疏水性较低的一侧反弹或横向迁移，液滴的接触时间随着润湿差的增大而减小。此外，值得注意的是，在较低的韦伯数的情况下，存在二次扩展行为，这反过来又导致接触时间的增加。此外，对于液滴间距的影响，我们发现液滴的聚结强度随着液滴间距的增大而减小，特别是聚结液滴在非对称收缩过程中分裂成两个子液滴，并定义了三种分离模式来揭示液滴间距的影响.
2022-01-19 physics.flu-dyn
Spreading dynamics of a droplet impacting a sphere
在自然界中，高速雨滴经常撞击并传播在弯曲的表面上，例如树叶。虽然表面上的跌落冲击是工业应用的传统主题，但在自然情况下弯曲表面上的跌落冲击动力学知之甚少。在本研究中，我们研究了随时间变化的扩散动力学的一个下降到一个弯曲的疏水表面。我们还观察到，在弯曲表面上的液滴比在平坦表面上的液滴扩散得更远。为了了解扩散动力学，一个新的分析模型的基础上开发的体积守恒和时间能量平衡。该模型在液滴碰撞的早期和后期都与已有的模型相收敛。我们将新模型与各种曲面和冲击速度上的测量扩展长度进行了比较，结果吻合良好。
2022-08-30 physics.flu-dyn
Airborne liquid marble: Evaporation dynamics of liquid marble in acoustic levitation
Graduate School of Engineering, Kogakuin University（工学士院）；Department of Mechanical Engineering, Kogakuin University（工学院）
本研究通过背光和BOS方法实验探究声悬浮液珠的蒸发动力学，发现中等湿度下蒸发类似纯水，高/低湿度下受颗粒层影响显著，且液珠随时间扁平化，为无污染微流控设计提供新见解。
2026-10-07 physics.flu-dyn
Curvature Gradient Driving Droplets in Fast Motion
较早的工作发现了液滴在亲水圆锥表面上的自发定向运动，而不是疏水情况。本文证明了在不考虑接触角性质的情况下，液滴在任何表面上都可以发生自发的定向运动。发现驱动力与表面的曲率梯度成正比。在曲率半径小的曲面上可以引导快速运动。上述发现有助于创造更有效的液滴传输技术，并更好地理解一些观察到的自然现象。
2011-01-20 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Bouncing-to-wetting transition for impact of water droplets on soft solids
被液滴撞击的软表面比刚性表面在下面捕获更多的空气。空气膜的延长的寿命不仅促进了撞击液滴的弹跳行为，而且增加了空气膜本身与通过毛细波在液滴内部形成的空气腔之间相互作用的可能性。这样的相互作用可通过所谓的凹坑反转现象引起捕获的空气膜的破裂并抑制弹跳。在这项工作中，我们系统地研究了空气腔崩溃和空气膜破裂的水滴冲击软，疏水表面之间的关系。通过构建一个弹跳润湿相图的基础上被困的空气膜的破裂动力学，我们观察到的制度，其中空气膜破裂是由凹坑反转引起的一贯分离弹跳制度和润湿是由随机破裂。我们还发现，空气膜破裂的酒窝反转，反过来，影响的塌陷动力学的空气腔和由此产生的高速射流。然后，我们提供了一个详细的表征的空气腔和随后的喷射的崩溃动力学。
2021-05-11 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
Breakup Dynamics of Capillary Bridges on Hydrophobic Stripes
采用直接数值模拟的方法，对两个亲水条带之间的疏水条带上的毛细桥的破碎动力学进行了实验和数值研究。毛细桥由润湿化学图案化表面的三个相邻条纹的蒸发水滴形成。通过在相空间表示中考虑破碎过程，可以在确定精确破碎时间时没有不确定性的情况下评估破碎动力学。模拟基于在自由表面3D（FS 3D）中实现的流体体积（VOF）方法。为了构造物理上真实的VOF模拟的初始数据，使用Surface Evolver计算与实验一致的初始配置。在交错网格上的Navier滑移边界条件的一种新的离散化减少接触线的数值不稳定性。毛细管桥的破裂不能用唯一的比例关系来表征。相反，在分裂过程的不同阶段，适用不同的标度指数，桥的结构发生了质的变化。在破裂的最后阶段，毛细管桥形成液体线，其破裂与瑞利-高原不稳定性一致。
2021-04-20 physics.flu-dyn
Ice-bridging frustration by self-ejection of single droplets results in superior anti-frosting surfaces
本研究针对被动防霜表面无法完全阻断冰桥传霜的问题，设计了疏水纳米结构修饰的截顶微锥阵列，利用单液滴自弹射阻碍冰桥形成，将霜速降至0.5μm/s以下，且结构易制造、兼具机械强度。
2023-07-24 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn
Acoustophoresis in Variously Shaped Liquid Droplets
在生命科学研究和生物医学应用中，精确捕获、运输和操纵微米级物体（包括生物细胞、DNA涂层微球和微生物）的能力非常重要。在这项研究中，声辐射力在超声驻波场用于微物体的操作，称为声泳技术。液滴的自由表面用作声反射器以将声波限制在液滴内。两种技术被开发用于精确控制液滴形状：边缘钉扎和亲水/疏水界面钉扎。对于所有测试的液滴形状，包括圆形，环形和矩形，我们的实验表明，聚合物微粒可以通过超声操纵，并形成各种图案，例如，同心环和径向线在环形液滴。模式的复杂性随着频率的增加而增加，观察结果与模拟结果一致。在这里开发的声学操纵技术有可能被集成到一个更复杂的芯片上的微流体回路。特别是因为我们的方法是很好地兼容与电润湿技术，这是一个强大的工具，用于操纵液滴与自由表面，这两种方法的组合可以提供更灵活的操作能力，并可能带来丰富的新的应用。最后，我们首次证明了声电泳可以用于操纵秀丽隐杆线虫。
2012-07-03 physics.flu-dyn
Hydrodynamic friction of fakir-like super-hydrophobic surfaces
位于超疏水表面上的流体液滴仅在小的隔离区域与表面接触，并且主要与周围空气接触。因此，在这种表面附近运动的流体经历非常低的摩擦，并且超疏水表面在层流状态下显示出强烈的阻力减小。在这里，我们认为理论上的超疏水表面的圆形职位（所谓的苦行僧几何）位于一个平面的矩形晶格。使用适当的空间依赖强度的点力的叠加，我们推导出有效的表面滑移长度的平面剪切流在这样的fakir表面作为一个无限系列的线性方程的解决方案。在小表面覆盖的渐近极限的支柱，该系列可以解释为黎曼和，和滑移长度可以得到解析。对于正方形格子上的帖子，我们的分析结果与以前的数值计算在很好的定量协议。
2010-05-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporation of sessile water droplets on horizontal and vertical bi-phobic patterned surfaces
本文介绍了一个实验研究的热传输到单个水滴蒸发加热双疏表面组成的超疏水矩阵与圆形疏水图案与强大的接触线钉扎。将8 μ l体积的单个水滴置于预热的表面上，并使其在开放的实验室环境中蒸发。我们调查的基板取向（水平和垂直）的蒸发动力学的影响。使用光学和红外成像，我们报告液滴流体动力学和传热特性的蒸发液滴。总的来说，垂直表面上的蒸发效率更高，总传热率更高，蒸发时间缩短10%。与直觉相反，在垂直表面上，基板-液滴界面热通量在下部接触线附近高于上部区域，尽管在底部具有高接触角和预期的楔形效应。同时，液滴下部的温度较低。我们将这种明显的异常归因于显热和蒸发之间的竞争，以及与水平表面相比修改后的对流签名（液滴和气相内）。我们还表明，一旦接触角在上部和下部的接触线变得相等的蒸发过程结束时，热签名变得均匀。这项工作的见解可以指导喷雾冷却装置的设计，或用于在基于蒸发的制造技术和喷墨打印过程中改变颗粒沉积模式。
2019-12-05 physics.flu-dyn
Droplet Bouncing and Breakup during Impact on Microgrooved Surface
我们实验研究了微水滴在疏水微槽表面上的冲击动力学。该表面使用光刻和高速可视化来记录随时间变化的液滴形状在横向和纵向方向。研究了槽面间距和韦伯数对液滴动力学和冲击结果的影响。在较低的间距和韦伯数，最大的液滴扩散被发现是在纵向方向大于横向方向的凹槽。在给定的韦伯数下，优先扩散与间距成反比。在这种情况下，结果是没有反弹（NB）;然而，这在较大的音高或韦伯数时会发生变化。在这些条件下，获得作为节距和韦伯数的函数的以下结果-液滴完全从表面反弹（CB），反弹伴随液滴破裂（BDB）发生或由于Cassie到Wenzel润湿转变（NBW）而没有反弹。在BDB和NBW中，由于润湿转变，液体部分或完全渗透液滴下方的凹槽。前者导致液滴在弹跳的同时破碎，而后者抑制弹跳。这些结果在韦伯数-无量纲节距平面上进行了划分，并且所提出的状态图表明存在用于从一个状态过渡到另一个状态的临界韦伯数或节距。CB和BDB分别通过绘制弹跳液滴的恢复恢复系数和留在表面上的子液滴的体积来量化。从CB到BDB的过渡所需的临界韦伯数估计使用现有的数学模型，并与测量进行比较。该比较是好的，并且提供了液体渗透到凹槽中的机理的见解。
2017-08-29 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
The friction of a mesh-like super-hydrophobic surface
当液滴位于超疏水表面上方时，它仅勉强接触表面的固体部分，因此在其上非常容易滑动。更一般地，超疏水表面已被证明导致层流状态下的粘性摩擦显著降低，因此感兴趣的是量化其有效滑动特性作为其几何特征的函数。大多数以前的研究都认为流动由长槽阵列或孤立的固体柱在一个平面固体基底上界定，因此周围的空气构成了连续相。在这里，我们考虑的情况下，而不是在一个连续的无滑动表面的超疏水表面是由孤立的孔，特别是专注于最近实验实现的网状几何形状。我们提出了一种分析方法来计算这种表面的情况下，网格是薄的摩擦。计算的表面的有效滑动长度的结果，相比简单的估计，并提出了一个实用的拟合显示对数依赖于固体表面的面积分数。
2009-11-16 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
Enhanced Water Nucleation and Growth Based on Microdroplet Mobility on Lubricant-Infused Surfaces
注入润滑剂的表面（LISs）可以促进稳定的滴状冷凝，并提高传热速率，由于低成核自由能势垒和高液滴流动性。油表面的地形差异导致水微滴严格地自推进长距离，不断重新分布油膜，并可能刷新表面重新成核。使用高速显微镜，我们发现，在LIS上冷凝水期间，由于热激活屏障较小，最小的可见液滴（直径~ 1 μ m，定性代表成核）主要出现在贫油区域。考虑到微液滴（<10 μ m）的显著传热性能和微液滴运动的瞬态特性，我们比较了在宽过冷度范围内，不同粘度油和固体疏水表面的LISs的表观成核率密度和集水率。通常，最低的润滑剂粘度导致最高的成核速率密度。我们表征的长度和频率的微滴运动和属性的成核增强主要是更高的液滴流动性和表面刷新频率。有趣且出乎意料的是，疏水表面在高过冷温度下优于高粘度LIS，但在低温差下通常劣于任何测试的LIS。为了解释所观察到的LISs和固体疏水表面之间的非线性，我们引入了两个占主导地位的制度，影响冷凝效率：流动性限制和聚结限制。我们的研究结果推进了对动态水-润滑剂相互作用的理解，并为选择用于增强滴状冷凝和水收集效率的表面提供了新的设计依据。
2021-09-07 physics.app-ph physics.flu-dyn
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
Driving Droplets by Curvi-Propulsion
如何使小液滴在固体表面上自发地定向运动是芯片实验室技术、DNA分析和换热器中的一个挑战。最著名的机制，润湿性梯度，对于大多数目的来说不能足够快地移动液滴，并且不能移动小于由接触角滞后所限定的临界尺寸的液滴。在这里，我们报告的机制，使用曲率梯度，我们表明是特别有效的加速小液滴，并适用于亲水性和疏水性表面。在亚毫米范围内的玻璃锥上的水滴的实验表明，最大速度为0.28米/秒，两个数量级高于通过润湿性梯度获得。从简单的考虑液滴表面积的变化，我们表明，施加在液滴上的圆锥形表面的规模作为曲率梯度的力。因此，对于靠近圆锥尖端的小液滴，该力发散。我们用分子动力学模拟说明了这一点，并描述了纳米尺度的液滴自发移动超过100米/秒的纳米锥。
2012-02-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Contact angle determination in multicomponent lattice Boltzmann simulations
疏水表面上的液滴在微流体应用中是普遍存在的，并且存在许多常用的多组分和多相格子Boltzmann方案来研究这样的系统。在本文中，我们专注于一个流行的实现多组分模型介绍单和陈。在这里，不同组件之间的相互作用被实现为排斥力，其强度由模型参数确定。在本文中，我们提出了一个疏水表面上的液滴的模拟。我们研究了接触角对模拟参数的依赖性，并定量比较了不同的方法来确定它。结果表明，该方法能够模拟整个范围的接触角。我们发现，先验确定的接触角是取决于模拟参数的不确定性为10%至20%。
2010-10-13 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Do liquid drops roll or slide on inclined surfaces?
本文采用扩散界面模型，考虑任意平衡接触角，研究了重力作用下二维液滴在倾斜表面上的运动。通过将液滴内部的速度梯度分解为剪切流和残余流来分析运动学。这种分解有助于区分液滴的滑动运动和滚动运动。我们的详细研究证实了直觉，在滚动运动占主导地位的液滴形状接近一个圆圈，液滴和周围流体之间的粘度对比变大。作为运动学的结果，一般液滴形状中的旋转量遵循以几何形状为特征的通用曲线，并且与邦德数、表面倾斜度和平衡接触角无关，但由滑移长度和粘度对比度确定。我们的研究结果打开了一个合理的设计液滴表面性能的方式，无论是当滚动运动是可取的（如在自清洁疏水液滴），或当它必须被阻止（如在杀虫剂喷洒在树叶上）。
2014-05-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Thermocapillary migration of a self-rewetting droplet on an inclined surface: A phase-field simulation
本文用相场格子玻尔兹曼方法模拟自润湿液滴在倾斜表面的热毛细迁移，发现马兰戈尼数增大加速迁移并导致变形，亲水表面向高表面能区迁移，疏水表面相反，且高黏度比下液滴内出现双涡旋。
2024-07-17 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Ultrafast Spontaneous Motion of Nanodroplets
使液滴在固体表面上自发移动是芯片实验室和热交换器技术的关键挑战。最著名的机制，润湿性梯度，通常不能足够快地移动液滴，并且不能驱动小于临界尺寸的液滴。在这里，我们报告如何曲率梯度是特别有效的加速小液滴，并适用于亲水性和疏水性表面。实验表明，在亚毫米范围内的曲率半径的锥形表面上的水滴的最大速度为0.28米/秒，两个数量级高于通过润湿性梯度获得。我们表明，施加在液滴上的力的尺度作为表面曲率梯度。利用分子动力学模拟，我们观察到纳米级液滴自发运动超过100米/秒的锥形表面。
2012-05-28 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
A Novel Continuous Drop-Wise Condensation Technology for Improved Heat and Mass Transfer Efficiencies
滴状冷凝是20世纪以来蒸汽冷凝技术研究的热点。DWC中冷凝速率的提高受到冷凝表面所能承受的最大液滴的限制。此外，不可冷凝气体（NCG）的存在显著降低了冷凝速率。在这里，我们提出了连续逐滴冷凝（CDC），以克服疏水表面的需要，同时保持微米级的液滴。通过将焦点从表面处理转移到清除液滴所需的力，我们能够利用射流冲击的滞止压力来调整脱落液滴的尺寸。结果表明，通过调节射流参数可以有效地调节脱落液滴的尺寸。我们的实验观察表明，利用我们的技术，NCG的影响大大减轻。与最先进的生物膜技术相比，传质致密性因子至少提高了六倍。
2021-03-24 physics.app-ph physics.flu-dyn
Ferrofluid Droplet Behavior on Gradient Surfaces Inside a Uniform Magnetic Field
液滴在固体表面上的自发运动是不平衡的表面张力力的结果，其有时被称为“马兰戈尼效应”。这可以由表面温度的差异或表面的形貌或化学性质的不均匀性被动或主动地触发。例如，毛细管内液体的吸收、亲水或疏水基底上的水平冰芯吸以及喷墨打印只是卢卡斯-沃什伯恩方程可以相当好地预测液滴行为特征的一些经典说明。相比之下，这项研究揭示了一个以前没有研究过的液滴行为的例子，没有很好地预测卢卡斯-沃什伯恩方程，即在均匀磁场的存在下，铁磁流体液滴的运动。当铁磁流体液滴水平地暴露于在楔形的两亲性表面张力梯度上的外部均匀磁场时，它似乎违反了Lucas-Washburn方程，该方程预测液滴行进距离应该与时间的平方根成比例（即l~t^（1/2））。相反，我们的实验结果表明，铁磁流体液滴的运动速度较慢的关系，（1 ~t^（1/3））。此外，由于水基铁磁流体液滴的相对高的粘度，我们观察到，在运动的开始，粘毛管效应占主导地位的磁性的影响，和液滴往往遵循众所周知的关系，（1 ~t^（1/10））。液滴扩散的初始阶段被称为“坦纳定律”。
2019-10-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of Water Entry
与球体的入水相关联的流体动力学可以相对于球体的材料和运动学特性而高度可变。这一系列的五个流体动力学视频说明了几个微妙的，但有趣的变化。第一系列视频对比了亲水性和疏水性球体之间的影响性质，并说明了表面涂层如何影响是否形成空气腔。第二个视频系列说明了旋转和表面处理如何改变入水后的飞溅和空腔形成。由于无滑移条件，旋转的球体导致流体楔形物被吸入腔体中，并遵循弯曲的轨迹。非旋转球体在左半球和右半球上具有两种不同的表面处理：左半球是疏水的，右半球是亲水的。有趣的是，对半球体的空腔形成与旋转球体有许多相似之处，特别是从上面看时。第三个视频系列比较了两个毫米级尼龙球以略有不同的撞击速度（Uo = 40和45 cm/s）撞击;较快的球体完全穿透自由表面，形成空腔，而较慢的球体则没有。第四系列显示了由具有疏水涂层的毫米钢球体以Uo = 600 cm/s冲击形成的细长进水腔的不稳定性。细长的腔沿着其体面形成多个夹断点。最后，具有疏水涂层的毫米钢球以Uo = 350 cm/s的冲击速度破坏自由表面。空腔在表面以下夹断，产生沃辛顿射流，由于瑞利-高原不稳定性而夹断成液滴。
2008-10-15 physics.flu-dyn
Droplet morphology-based wettability tuning and design of fog harvesting mesh to minimize mesh-clogging
本研究针对雾收集网易被沉积水堵塞的问题，通过定义网孔间距、遮蔽系数与纤维润湿性并结合液滴形态的数值和实验观测，得出方形孔、细纤维疏水网的最优防堵设计。
2024-04-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modelling wetting-bouncing transitions of droplet impact on random rough surfaces
State Key Laboratory of Mesoscience and Engineering, Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences（中国科学院过程工程研究所介科学工程国家重点实验室）；School of Civil Engineering, University of Sydney（悉尼大学土木工程学院）；School of Chemical Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学化学工程学院）
本文通过体积为流体模拟研究随机粗糙表面液滴撞击动力学，揭示了Weber数与表面粗糙度对润湿-弹跳转变的影响机制。
2026-03-10 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Thermal transport characteristics of impinging ferrofluid droplets in the presence of a magnetic field
本研究通过计算建模探究磁场对铁磁流体液滴撞击加热表面的影响，发现磁场增大最大铺展直径和接触时间，抑制弹跳，从而增强热输运效率，可用于热开关设计。
2025-08-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Out-of-Plane Biphilic Surface Structuring for Enhanced Capillary-Driven Dropwise Condensation
快速和持续的冷凝液滴离开表面是实现冷凝高传热率的关键，冷凝是一个对广泛的工业和社会应用至关重要的物理过程。尽管在通过用疏水材料诱导其滴状模式来增强冷凝传热方面取得了进展，但是可以导致进一步增强传热的复杂的表面工程方法仍然是高度期望的。在这里，通过采用一个三维的，多相的计算方法，我们提出了一个有效的平面外的两亲性表面形貌，揭示了一个未开发的毛细驱动的冷凝液滴的离开机制。这种纹理由两亲性发散微腔组成，其中小亲水点的矩阵被放置在它们的底部，即，在形成腔的椭圆形超疏水微纹理之间。我们表明，亲水性斑点和金字塔结构的角度的最佳组合可以实现液滴的高变形拉伸，最终实现令人印象深刻的弹弓般的液滴喷射过程从纹理。与从其他现有技术的表面的聚结引发的液滴跳跃相比，这种液滴离开机制具有减少液滴喷射体积的潜力，从而提高整体冷凝效率。模拟结果表明，最佳的双亲性微结构可以在低体积下引起液滴自喷射，与超疏水直柱相比低56%，揭示了一种有前途的新表面微纹理设计策略，以提高冷凝传热效率和水收集能力。
2022-11-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Charged drop impinging on particles dispersed over a metallic plate: A method of particle cleaning
本文提出利用针-板电极产生带电液滴以清洁金属板表面颗粒，并通过高速成像揭示电势、颗粒性质及静电力对液滴撞击、铺展和颗粒去除的影响。
2024-06-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mechanisms in Slide Electrification of Liquid and Frozen Drops on Hydrophobic Surfaces
Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）
研究液态和冻态液滴在疏水表面滑动电荷的机制，发现极性液体在低温下仍积累显著电荷，而非极性液体电荷较低，表明可能涉及电子转移机制。
2026-07-02 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Solvent Exchange in a Hele-Shaw Cell Universality of Surface Nanodroplet Nucleation
溶剂交换（也称为溶剂转移或Ouzo效应）是一种普遍使用的自下而上的方法，用于大规模生产纳米级液滴。在这个过程中，一些油的良溶剂被不良溶剂取代，导致油纳米滴成核和随后的生长。在这里，我们在疏水基底上进行该过程，使得形成所谓的表面纳米液滴的固着液滴，遵循Zhang等人的工作[Zhang，X.;卢，Z.;谭，H.; Bao，L.;他，Y.;太阳角; Lohse，D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2015，122，9253-9257]。与那篇论文中所做的相反，我们选择了一个非常好的控制Hele-Shaw几何形状，重力效应可以忽略不计，在Hele-Shaw单元的中心注入不良溶剂，并将出现的纳米液滴表征为径向距离和流速的函数。我们发现单位面积的平均液滴体积<Vol>强烈依赖于局部Peclet数Pe，并遵循普适的标度律<Vol>_area~Pe^（3/4）。此外，液滴体积的概率分布函数强烈地依赖于当地的Pe以及，无论流速和径向距离，给强有力的支持，在张等人开发的溶剂交换过程的理论模型。的工作。
2020-02-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
