Controlling drop size and polydispersity using chemically patterned surfaces
我们探讨了数值的可行性，使用化学图案化来控制微米级滴的大小和多分散性。模拟表明，它是可能的，通过使用不同宽度的亲水性条纹的阵列的大小或润湿性能的下降排序。我们还表明，单分散液滴可以通过利用钉扎的亲水性条纹上的液滴产生。我们的研究结果遵循使用格子玻尔兹曼算法来解决液滴的运动的流体动力学方程，并证明这种方法作为具有化学图案化表面的微流体装置的设计工具的适用性。
2006-11-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Drop dynamics on chemically patterned surfaces
我们比较数值和实验结果探索液滴移动的行为在表面图案与疏水性和亲水性条纹。格子玻尔兹曼算法是用来解决的流体动力学方程的运动的液滴，使我们能够调查他们的行为的条纹宽度和润湿性的对比度被改变。我们解释了如何由驱动力和表面力的变化之间的相互作用，作为下降的区域之间的不同接触角的移动，我们发现，滴的形状可以经历大的周期性偏差从球形的下降的运动。当比较时，数值计算结果与微米级滴移动通过微接触印刷图案化的基板上的实验吻合得很好。
2006-01-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
A Lattice Boltzmann study of flow along patterned surfaces and through channels with alternating slip length
在微流体中，以局部滑移长度表示的不同润湿性质可用于影响液体通过装置的流动。我们研究流动过去的表面上的滑移长度调制条纹。我们发现，这种流动的有效滑动长度可以表示为条纹上各个滑动长度的函数。的角度依赖性的有效滑移是在最近的理论描述的滑移长度作为一个张量非常一致。这种张量性质允许诱导横向流动，其可用于微混合器中以驱动涡流。在我们模拟通过具有图案化表面的方形通道的流动时，我们看到围绕流动方向的均匀旋转。我们调查的影响图案的余弦形变化的局部滑移的流场取决于图案的方向，并找到最大的有效滑移长度的条纹平行于流动方向的周期。
2009-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Scaling of wetting and pre-wetting transitions on nano-patterned walls
我们考虑由宽度为$L$的条纹的周期性阵列组成的纳米图案化平面壁，所述条纹被液体完全润湿（接触角$θ=0$），所述条纹被宽度为$D$的区域分隔开，所述区域完全干燥（接触角$θ=π)$）。使用微观密度泛函理论，我们表明，在长程色散力的存在下，壁气界面经历了一阶润湿过渡，在散装共存，作为分离$D$减少到一个值$D_w\propto\ln L$，诱导相邻液滴之间的桥接。与此相关的是一条线的预湿过渡发生关闭共存。通过改变条纹宽度$L$，我们表明，预湿线显示普遍的缩放行为和数据崩溃。这验证了基于介观模型的预测与有限尺寸的影响，在完全润湿，包括对数奇异贡献的表面自由能的缩放特性。
2019-08-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diblock Copolymer Ordering Induced by Patterned Surfaces Above the Order-Disorder Transition
我们研究了在平坦的化学图案化表面附近的二嵌段共聚物的形态。使用金兹伯格-朗道自由能，空间变化的序参量给出的一般二维表面图案的有序-无序过渡。几个表面图案到散装的传播进行了研究。根据系统参数计算了表面$q$模的振荡周期和衰减长度。我们观察到平行于表面的横向顺序作为垂直于表面的顺序的结果。具有有限尺寸化学图案的表面（例如，有限宽度的条带）引起延伸到本体中的层状有序。在接近表面图案的地方，laminals受到强烈的扰动，以适应图案。
2000-08-28 cond-mat.soft
Electrowetting-Controlled Dropwise Condensation with Patterned Electrodes: Physical Principles, Modeling, and Application Perspectives for Fog Harvesting and Enhanced Heat Transfer
通过改变固体表面的润湿性来控制蒸汽在部分润湿的固体表面上的滴状冷凝是一种成功的策略。我们遵循的冷凝水蒸气到电润湿功能化的表面与结构化的共面电极。数以百万计的液滴的实验分布的详细分析表明，尽管存在接触角滞后和随机液滴聚结事件的发生，优先液滴位置密切遵循的局部极小值的数值计算的液滴尺寸依赖的静电能量景观在两个维度上的演变。即使是相互竞争的首选位置之间的微妙过渡也能被模型正确地再现。基于对冷凝模式的定量理解，我们讨论了一系列重要的后续步骤，这些步骤需要在各种应用中证明可靠的性能增益，特别是在增强传热方面。
2020-07-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Guiding catalytically active particles with chemically patterned surfaces
悬浮在溶液中的催化活性Janus颗粒沿着其表面以及沿着任何附近的容器壁在溶液的化学组成中产生梯度。前者导致自泳，而后者引起化学渗透，为自我运动提供额外的贡献。化学渗透强烈地依赖于扩散的化学物质和壁之间的分子相互作用。我们分析表明，使用一个近似的“点粒子”的方法，通过化学图案化的平面基板可以直接运动的Janus粒子：诱导的化学渗透流可以导致粒子要么“码头”在两种材料之间的化学步骤，或遵循化学条纹。这些理论预测证实了充分的数值计算。一般来说，停靠发生在倾向于远离其催化帽的颗粒上，而条纹跟随发生在相反的情况下。我们的分析揭示了控制这种行为的物理机制。
2016-09-21 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
Block Copolymer at Nano-Patterned Surfaces
我们提出了在图案化表面的嵌段共聚物的层状相的数值计算。我们模拟对称的二嵌段共聚物膜形成层状相和层状相的排列和取向的几何和化学表面图案化的效果。计算是在自洽场论（SCFT），其中半隐式松弛计划是用来解决扩散方程。两个具体的设置，最近的实验的动机，进行了调查。在第一种方法中，将薄膜放置在印有长化学条纹的表面上。条纹更有利地与两个块中的一个块相互作用，并且在大范围的系统参数中诱导垂直取向。然而，该系统被发现是敏感的，其初始条件，有时会陷入一个亚稳的混合状态，由平行和垂直取向的畴。在第二个设置中，我们研究了薄膜的结构和取向时，它被压在一个硬槽模具。模具表面更喜欢的两个组件之一，这种设置被发现是优越的诱导一个完美的垂直层状取向的系统参数范围很广。
2012-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Solvent-Free High-Temperature Capillary Stamping of Stimuli-Responsive Polymers: Wettability Management by Orthogonal Substrate Functionalization
本研究提出刺激响应性聚合物的无溶剂高温毛细管压印技术，采用复合压模制备可切换润湿性的微点阵列，通过正交基底修饰可调控性能切换范围，规避了溶液沉积的诸多问题。
2024-01-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Coalescence of Drops Near A Hydrophilic Boundary Leads to Long Range Directed Motion
描述了一种用于被动去除水平表面上的液滴的新机制，其不需要预制表面能梯度。该方法依赖于在表面上制备交替的亲水/疏水条带。当该表面的一侧暴露于蒸汽，而其另一表面用冷水对流冷却时，蒸汽在亲水性条带上冷凝为连续膜，但在疏水性条带上冷凝为液滴。聚结导致表面上的熔融液滴的质心的随机运动，当它们到达疏水和亲水区域的边界附近时，它们容易被去除，从而导致聚结液滴从表面的疏水条带到亲水条带的净扩散通量。尽管由于亲水性和疏水性条带的不同传热系数而原位产生的热梯度可以为这种运动提供额外的驱动力，但是这不是运动发生的必要条件。这种产生液滴定向运动的方法不需要预先存在的润湿性梯度，并且可以在热管理装置中具有有用的应用。
2014-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Jetting Micron-Scale Droplets onto Chemically Heterogeneous Surfaces
我们报告的实验研究微米级的流体液滴喷射到表面图案与疏液和亲液条纹的行为。最终的液滴形状取决于相对于条带的液滴尺寸的液滴尺寸。特别是当液滴半径是相同的数量级的条纹宽度，最终的形状是由液滴的动态演变，并显示出敏感的依赖于初始液滴的位置和速度。液滴运动的动力学方程的数值解提供了一个密切的定量匹配的实验结果。这证明有助于解释数据，并允许准确预测各种表面的液滴行为。
2003-09-03 cond-mat.mtrl-sci 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
Biomolecule surface patterning may enhance membrane association
在脱水条件下，两亲性晚期胚胎发生丰富（LEA）蛋白自发地从随机构象折叠成α-螺旋结构，并且这种转变通过膜的存在而促进。为了深入了解膜缔合的热力学，我们将所得的α-螺旋结构建模为无限刚性圆柱体，其具有平行于其轴的疏水性和亲水性条纹。使用单链平均场（SCMF）理论的统计热力学计算表明，条纹的相对厚度控制与磷脂双层的α-螺旋的相互作用的自由能，双层结构和圆柱体进入双层的平衡渗透深度。这些结果可能表明模拟这种蛋白质与膜的缔合的条带的最佳厚度。
2012-02-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
