Asymptotic theory for a moving droplet driven by a wettability gradient
建立了由润湿性梯度驱动的运动液滴的渐近理论。我们区分中尺度的精确解是已知的适当简化的问题。这种解决方案在前进和后退两个方面都与微观尺度上的问题的相应解决方案相匹配。在微尺度上，运动速度被用作渐近展开的小参数。匹配给出了液滴形状、作为所施加的润湿性梯度和液滴体积的函数的移动速度。
2005-09-30 physics.chem-ph 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
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
Electrohydrodynamics of dielectric droplet collision with variant wettability surfaces
本文通过实验与半解析模型研究介电液滴在电场中撞击超疏水及亲水表面的动力学，揭示回弹抑制、各向异性回缩、指状失稳与最大铺展规律。
2020-06-23 cond-mat.soft 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
Directional self-propelled transport of coalesced droplets on a superhydrophilic cylindrical wire
在平坦表面上聚结的液滴倾向于以较小的液滴迁移到较大的液滴中结束。我们报告了一个反直觉的液滴聚结模式的超亲水性圆柱形线，其中较大的液滴被拉向较小的。因此，组合质量的中心显著地朝向（通常超过）较小液滴的原始位置移动。这种现象的发生主要是因为液滴在圆柱形金属丝上经历的粘性摩擦与液滴的尺寸不呈正相关，这与液滴在平坦表面上聚结不同。我们进行了基于质量弹簧阻尼器（MSD）模型的尺寸分析。我们的模型预测了各种聚结模式作为液滴大小之间的比例的函数，预测与实验观察相匹配。
2022-11-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamic Wettability Modulation of Textured, Soft and LIS Interfaces Using Electrowetting
School of Mechanical Sciences, Indian Institute of Technology (IIT) Goa（印度理工学院果阿分校机械科学学院）；Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Technology, Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校机械工程系）
通过电润湿技术，在特定微纹理化和润滑剂浸渍表面上实现液滴的快速横向喷射，揭示了表面拓扑、润湿状态和润滑剂对液滴动力学的影响。
2026-03-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Behavior of self-propelled acetone droplets in a Leidenfrost state on liquid substrates
它表明，非聚结液滴的丙酮可以在液体基板上形成。记录了悬浮在水面上的丙酮液滴周围和内部的流体流动，以阐明可能导致非聚结的机制。对于足够低的冲击速度，液滴在液体基质的表面上经历阻尼振荡，但在较高的速度下发生干净的反弹。实验观察到的静态配置的浮动液滴的预测从一个理论模型为一个小的非润湿的刚性球体休息在液体基板上的比较和一个试探性的策略，用于确定下一个小液滴在液体上的蒸汽层的厚度提出。该策略基于有效表面张力的概念。液滴以可以归因于马兰戈尼效应的方式在直线轨迹中显示自推进。令人惊讶的是，自推进的水滴可以浸入未受干扰的水面之下。这种现象被认为是阻力诱导的，并可能提供一个基础，在以前的工作中改进的意见。
2017-02-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-Propelled Droplet Transport on Shaped-Liquid Surfaces
少量液体在固体表面上的传输受到液体和固体之间接触所引起的运动阻力的抑制。为了克服这种阻力，可以通过电场中的梯度从外部驱动运动，但是这些都不方便地涉及外部能量的输入。或者，梯度的物理形状和润湿性-仙人掌刺的圆锥形，以创建自推进运动。然而，迄今为止，这种自推进运动在克服液体与固体接触的运动的固有阻力方面的成功有限。在这里，我们提出了一个简单的解决方案，在成形的液体表面的形式，在一个长度尺度的固体地形结构提供了一个较小的长度尺度的液体保形层的基础。这种双长度尺度使得具有超疏水特性的光滑表面成为可能。结合异质形貌，它提供了液体对液体润湿性的梯度，具有最小的运动阻力和长距离定向自推进液滴输送。此外，液-液接触使得即使当衬底被倒置时也能够捕获和输送撞击液滴。这些设计原理对于微流体中的液滴传输、自清洁表面、雾收集和热传递非常有益。
2019-08-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Quantifying surface wetting properties using droplet probe AFM
表面润湿性对其功能特性有很大的影响。例如，为了尽量减少污迹，表面应该能够排斥油滴。为了量化表面润湿性，最常用的方法是测量表面上液滴的接触角。虽然接触角测量是公认的并且相对容易执行，但是该测量是粗略的并且不精确的;此外，它们不能在空间上分辨可能导致表面结垢的表面不均匀性。为了解决这些缺点，我们报告使用原子力显微镜（AFM）技术定量测量微滴和表面之间的相互作用力与皮牛顿力分辨率。我们展示了我们的技术如何可以用于空间映射的地形和化学的异质性与微米分辨率。
2020-04-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Instabilities of ring-rivulets: Impact of substrate wettability
Roskilde University（罗斯基勒大学）；Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)（意大利国家研究委员会）；INFN, sezione Roma “Tor Vergata”（罗马“托尔维加塔”分部意大利核物理研究所）
研究通过数值模拟探讨基底润湿性对环状液膜退湿动力学的影响，揭示了接触角分布对液膜稳定性及液滴形成形态的调控作用。
2024-12-13 cond-mat.soft 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
Self-propelled motion of a fluid droplet under chemical reaction
我们研究了由于Marangoni效应和二元流体中的化学反应而导致的液滴自推进动力学，该二元流体具有影响液滴界面能的稀释的第三组分的化学产物。在界面无限薄的情况下，导出了液滴质心的迁移速度方程。我们发现，通过改变Marangoni效应的强度，液滴从静止状态到传播状态会发生分岔。
2012-03-03 cond-mat.soft nlin.PS physics.flu-dyn
Chaos and mixing in self-propelled droplets
我们考虑由内部流动驱动的自推进液滴。示踪粒子，这是平流的流动，在一般遵循混沌轨迹，即使自主游泳者的运动是完全规则的。流动是混合的，并且对于例如在真核细胞中实现的Péclet和Batchelor数，平流混合可以大大加速甚至主导扩散的运输。
2019-11-04 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Miscibility and wettability: how interfacial tension influences droplet impact onto thin wall films
实验研究了液滴撞击薄壁薄膜过程中液体润湿性和可渗透性的影响。尽管类似的液体性质和冲击条件，飞溅的限制，冠扩展和上升阶段的持续时间的差异进行了观察。这些差异与液滴/壁膜液体对的界面张力有关，这与它们的可润湿性和可润湿性有关。更准确地说，通过计算冠表面能，我们表明，存储在液滴和壁膜之间的界面（如果有的话）的能量是不可忽略的，并导致较小的冠扩展和需要更多的动能启动飞溅。同样，通过计算修改后的毛细管时间考虑到所有的表面和界面张力，我们表明，界面张力作为一个不可忽略的反冲力，这减少了上升阶段的持续时间。如果考虑到运动中液体质量的变化，则对于不同的壁膜厚度，很好地捕获了该上升阶段的动态。总的来说，液滴/壁膜相互作用可以被看作是惯性毛细管系统，其中液滴和壁膜之间的界面张力在能量储存和冲击过程中的冠动力学中起着重要的作用。此外，该分析强调，粘性损失已经有显着的效果，在冠延伸阶段，通过耗散几乎一半的初始能量的液滴冲击到薄壁膜，最有可能通过影响毛细管时间尺度通过阻尼。
2020-07-15 physics.flu-dyn
Emergent collective motion of self-propelled condensate droplets
本研究揭示固体基底覆盖薄油膜时冷凝水滴自发涌现的蛇形及圆周集体运动，其自推进由合并小液滴释放的界面能驱动，具有传热与集水应用潜力。
2023-11-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Liquid-grain mixing suppresses droplet spreading and splashing during impact
雨滴落在粗糙的海滩上和落在细沙的沙漠上会有不同的表现吗？我们通过一系列模型实验来研究这个问题，其中颗粒靶的堆积密度、单个颗粒的润湿性、颗粒尺寸、冲击液体和冲击速度是变化的。我们发现，通过增加晶粒尺寸和/或润湿性的个别晶粒的最大液滴扩散经历了从毛细管制度向粘性制度的过渡，和飞溅被抑制。液-粒混合被发现是潜在的机制。相应地定义了有效粘度以定量地解释观察结果。
2016-07-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Interfacial aggregation of self-propelled Janus colloids in sessile droplets
封闭系统中的活微生物通常经历对种群边界的亲和力。这种对界面的亲和力的原因可能是它们的定向运动和流体动力学相互作用的组合，其距离大于它们自身的大小。在这里，我们将表明，自推进Janus颗粒（聚苯乙烯颗粒部分涂有铂）浸没在水滴和过氧化氢倾向于积累在附近的液体/气体界面。有趣的是，尽管存在由溶质Marangoni流引起的蒸发驱动流，但界面累积仍会发生，所述溶质Marangoni流通常倾向于在液滴的本体内重新分布颗粒。通过被动胶体（流动示踪剂）进行额外的实验，并与粒子的主动运动和流体流动的数值模拟比较，我们解开观察到的界面粒子积累背后的主导机制。这些结果使我们能够在活跃的Janus粒子和一些生物微泳者之间进行类比，了解它们如何与环境相互作用。
2022-12-01 cond-mat.soft 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
Interplay of substrate inclination and wettability on droplet impact dynamics
进行了实验研究，以阐明表面润湿性和倾斜的作用后的冲击动力学的液滴。超疏水表面的最大铺展直径和铺展时间随倾角和法向韦伯数的增加而减小。SH表面上的实验被发现是在良好的协议与现有的分析模型，合并与修改的斜冲击条件。还测量了不同倾角下的能量比和伸长率。在倾斜的SH表面上，观察到不同的特征，如二次液滴形成的停滞，接触线处的夹断减少和倾斜依赖的伸长机制。与SH表面相反，亲水表面的最大铺展因子和铺展时间分别随倾角和法向韦伯数的变化趋势相反。这是由于切向动能在较大倾角时对附着能和重力势的支配作用。最后，纳米粒子的胶体溶液被用来阐明滑动和分离压力SH和亲水性表面，分别。总体而言，文章提供了一个全面的图片后冲击动力学的倾斜表面上的液滴，包括一个广泛的范围内的控制参数，如雷诺数，韦伯数，倾斜度和表面润湿性。
2019-02-19 physics.app-ph physics.flu-dyn
Single condensation droplet self-ejection from divergent structures with uniform wettability
本研究探索了单凝结液滴在均匀疏水性发散微锥结构上的自弹射现象，通过高速显微观察与建模揭示其生长与自推进机制，为防冰、集水等应用提供了改进潜力。
2023-06-30 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn
Numerical Study of the Wetting Dynamics of Droplet on Laser Textured Surfaces: Beyond Classical Wenzel and Cassie-Baxter Model
经典的润湿模型，如Wenzel和Cassie-Baxter模型，已被广泛用于量化激光毛化表面的润湿性。然而，这些模型不提供任何描述相应的液滴动力学。在这项工作中，我们提出了一个详细的连续水平的模型来研究Ti-6Al-4V合金上的水滴的润湿动力学。计算是针对平面和具有各种浮雕的曲面执行的。平坦表面、三角形浮雕表面和两个不同周期和高度的表面的液滴扩散参数的计算演变不仅提供了对几个实验结果的解释，而且强调了使用复杂浮雕进行有效润湿性控制的前景。因此，此类模拟被证明在广泛应用的浮雕设计和激光纹理中非常有用，例如人工植入物和假体的激光治疗。
2022-04-04 cond-mat.soft 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
Post collision hydrodynamics of droplets on cylindrical bodies of variant convexity and wettability
对水滴撞击凸圆柱表面后的形态和动力学进行了实验研究。液滴冲击和冲击后的功能进行了研究，在亲水性和超疏水性的圆柱表面。研究了冲击韦伯数和靶滴直径比的影响。冲击后的流体动力学已被量化使用的润湿分数，扩展因子和无量纲膜厚度在北极的目标。观察结果表明，润湿分数和扩展因子的影响，我们的增加和减少的目标下降直径比增加。相反的趋势是在目标北极无量纲膜厚度。它还推导出的扩展因子是独立的目标润湿性。还观察到铺展后的薄片动力学是润湿性、冲击We和直径比的强函数。导出了圆柱靶北极处膜厚随时间变化的解析表达式。另一个基于能量守恒的理论模型预测的最大润湿分数为变量的圆柱形目标的控制We和毛细管数和实验测量与理论预测吻合得很好。
2018-09-23 physics.app-ph physics.flu-dyn
Interface dynamics under nonequilibrium conditions: from a self-propelled droplet to dynamic pattern evolution
本文主要根据我们最近的研究结果，描述了非平衡条件下接触线的不稳定性。给出了两个实验实例：液滴的自推进运动和自发动态斑图形成。对于液滴的自推进运动，我们介绍了一个实验，其中苯胺液滴坐在水层自发地在空气-水界面移动。马兰哥尼驱动的扩散的自发对称性破缺导致规则运动。在圆形培养皿中，液滴呈现直线运动或圆周运动。另一方面，我们显示了一个动态的脱湿的亚稳薄膜从空气-水界面所造成的图案的出现。有机相和水相的接触线形成了一个独特的时空模式，其特征在于动态的水凝胶。接触线的运动由扩散过程控制。我们提出了一个理论模型来解释所观察到的动态行为的基本方面。
2012-08-22 cond-mat.soft nlin.PS physics.flu-dyn
Wettability Induced Crack Dynamics and Morphology
研究了基底润湿性改变对胶体薄膜裂纹形成过程的控制作用。胶体纳米悬浮液（53 nm，平均粒径）液滴已进行自然干燥，以概述基板表面能的干燥特性的影响，重点是裂纹动力学，裂纹形态和底层的颗粒排列。实验结果表明，裂纹形成的数量减少，增加基板的疏水性。这些物理现象已被解释的基础上引起的基板的应力耗散的大小。DLVO的预测也被发现是在调整与报告的实验调查。
2014-12-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Coalescence of sessile polymer droplets: A molecular dynamics study
本文通过分子动力学模拟研究不同链长聚合物液滴在不同润湿性基底上的聚并过程，发现液桥生长速率随基底润湿性增强而提高、随链长增加而降低，且基底润湿性对液滴接近动力学的影响大于链长。
2023-09-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann study of chemically-driven self-propelled droplets
我们数值研究了自推进液滴的行为，其运动是由一个Marangoni样流触发。后者是由影响液滴表面张力促进其运动的表面活性剂浓度的变化产生的。在本文中，采用了第三个两亲性组分的液滴模型。动力学方程采用Navier-Stokes方程和对流扩散方程描述，数值求解采用格子玻尔兹曼方法和有限差分格式。我们专注于两个案例。首先研究了孤立液滴的自推进，然后研究了两个自推进液滴的相互作用。在这两种情况下，当表面活性剂向界面迁移时，在液滴内部形成速度场的四极涡并引起运动。相反，当表面活性剂主要在本体中稀释时，出现较弱的偶极场。两个相互作用的液滴的动力学更加复杂，并且强烈地依赖于它们的相互距离。如果在正面碰撞中，液滴足够接近，速度场最初会吸引它们，直到达到静止的稳定状态。如果液滴垂直移动，则流体动力场导致初始相互吸引，随后是沿相反方向的散射。这种流体动力学相互作用于一些液滴半径的分离，否则它变得可以忽略不计，并且液滴运动仅由Marangoni效应驱动。最后，如果液滴之一是被动的，则后者通常由主动液滴产生的流体流平流输送。
2017-11-29 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Spatiotemporal characterization of emergent behavior of self-propelled oil droplet
本研究通过实验和数值方法分析了水表面活性剂溶液中油滴的类生命自发运动行为，利用数据驱动的非参数动力系统分析揭示了其低维和非线性特征，并证明二维 Langevin 方程能有效重现实验观察结果，为弥合非生命与生命行为之间的差距提供了模型途径。
2024-12-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Strings of droplets propelled by coherent waves
弹跳行走液滴由于其独特的波/粒子相互作用而具有迷人的特性。为了研究一维系统中的这种步行者，我们考虑了环形腔中的一个或多个液滴的情况。我们发现，在这种几何形状，步行液滴形成一串同步弹跳液滴，共享一个共同的相干波推动组的速度比单个步行者。该相干波的形成和液滴的集体行为由模型捕获。
2015-04-02 physics.flu-dyn
Shape Evolution of Sandwitched Droplet in Microconfined Shear Flow
限制在微流体通道中的液滴通常表现出有趣的形状，主要归因于小尺度上复杂的流体动力学相互作用。我们发现，不同的基板润湿性条件的影响可能会进一步复杂化这些相互作用显着，往往是非平凡的。我们的研究表明，基板的润湿性和流体限制的综合影响最终达到高潮，对影响液滴瞬变，局部剪切流场的扭曲，以及对破碎或分离的液滴稳定，允许一个开发不同的制度的形状演变是迷人的不同，从早期的研究中报道的微约束剪切流中的液滴破碎。我们进一步证明，壁效应和界面润湿性特性的综合后果可以利用图案化微流体基板与预先设计的补丁，在当代相关的几个科学和技术应用中具有广泛的科学和技术后果。
2015-09-10 physics.flu-dyn
Adhesive forces in droplet kinetic friction
本文揭示了液滴动摩擦力源于接触角滞后与粘附力的组合，通过理论与倾斜角实验验证了固液动摩擦系数对系统参数的依赖，并证明分子动力学型模型可描述非线性速度-力关系，为固液摩擦与润湿性及粘附的关系提供了基本理解。
2025-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Viscoelastic Droplet Impact on Surfaces with Sharp Wettability Contrast: Coupled Influence of Relaxation Time and Surface Tension
Embry-Riddle Aeronautical University（埃默里航空大学）；Seoul National University（首尔大学）
研究粘弹性液滴撞击表面时，松弛时间和表面张力对液滴展开、回弹和重塑的耦合影响，揭示了弹性能量存储和表面张力对液滴形态的调节作用。
2026-04-09 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-Propelled Motion of a Droplet Induced by Marangoni-driven Spreading
我们报告生成的定向自推进运动的苯胺油液滴的速度上的顺序厘米每秒的水相。结果发现，取决于初始条件，液滴在圆形培养皿中显示圆形或直线运动。液滴的运动取决于液滴的体积和溶液的浓度。随着液滴体积和溶液浓度的增大，液滴速度减小。这种独特的运动进行了讨论的Marangoni驱动下的化学非平衡扩散。该模拟再现了圆形培养皿中的运动模式。
2012-08-22 nlin.PS physics.chem-ph physics.flu-dyn
Liquid droplet morphology on the fiber of a fog harvester mesh and the droplet detachment conditions under gravity
本研究数值分析了雾收集网纤维上液滴在不同Bond数和接触角下的形态转变，推导了脱落体积与Bond数的关系并计算了脱落体积。
2024-08-15 cond-mat.soft 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
Droplet Impact on Microparticle Raft: Wettability, density and size govern splashing and microplastic ejection from rafts under raindrop impact
University College London（伦敦大学学院）；University of Oxford（牛津大学）；Instituto de Investigaciones en Materiales, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学材料研究所）
研究液滴冲击不同尺寸、密度和润湿性的微粒筏，探讨其对喷溅和微塑料喷射的影响，揭示润湿性、密度和尺寸在雨滴冲击下的作用机制。
2026-03-16 physics.flu-dyn
On Free Moving Micron-Sized Droplet-Particle Collisions
School of Chemical and Process Engineering, University of Leeds（利兹大学化学与工艺工程学院）；School of Natural Sciences, Department of Mathematics, University of Manchester（曼彻斯特大学自然科学学院数学系）；School of Mathematics, Statistics, Chemistry and Physics, Murdoch University（默多克大学数学、统计、化学和物理学院）
研究通过分析微米级液滴与粒子碰撞，揭示了粒子密度和润湿性对碰撞结果的影响，并提出改进的Weber数模型。
2026-03-05 physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann modeling of self-propelled Leidenfrost droplets on ratchet surfaces
本文采用考虑液-汽相变的热多相格子Boltzmann模型，对莱顿弗罗斯特液滴在棘轮表面上的自推进运动进行了数值研究。通过D2定律验证了模型对蒸发的模拟能力。利用该模型，我们首先研究了莱顿弗罗斯特液滴在水平棘轮表面上的性能。数值计算表明，自推进的莱顿弗罗斯特液滴在棘轮表面上的运动是由于棘轮的不对称性和液滴下方的蒸汽流动。发现Leidenfrost液滴从棘齿峰向缓慢倾斜侧的方向移动，这与实验中液滴运动的方向一致[Linke et al.，物理学评论快报，2006，96，154502]。此外，棘轮的纵横比的影响进行了研究。对于所考虑的棘齿表面，一个临界值的棘齿的纵横比近似找到，这对应于最大的液滴移动速度。此外，还研究了莱顿弗罗斯特液滴在倾斜棘齿表面上的爬坡过程。数值结果表明，莱顿弗罗斯特液滴仍能成功上坡的最大倾角受液滴初始半径的影响。
2015-10-09 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Film deposition of a self-propelled droplet on a cone with slip
本文利用含时润滑方程研究了自推进粘性液滴在不同锥半径、锥角和滑移长度的圆锥形基底上的动态润湿。液滴速度随锥角和滑移长度的增大而增大，随锥半径的增大而减小。我们发现，一个薄膜形成在后退的一部分的液滴，很像经典的Landau-Levich-Derjaguin（LLD）膜。发现膜厚度$h_f$随着滑移长度$λ$而减小。通过使用在膜区域和准静态液滴的渐近轮廓匹配的方法，我们得到相同的膜厚度从润滑方法的结果为所有的滑移长度。我们确定了两个渐近制度的标度律：$λ\ll h_f$的$h_fh''_o \sim Ca^{2/3}$和$λ\gg h_f$的$h_f h''^{3}_o\sim (Ca/λ)^2$，这里$1/h''_o$是在后退接触线的特征长度和$Ca$是毛细管数。我们比较的位置和形状的液滴预测从我们的连续理论与分子动力学模拟，这是在密切的协议。我们的研究结果表明，操纵液滴的大小，锥角和滑移长度提供了不同的方案，用于引导液滴运动和涂覆基板与膜。
2020-08-07 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
Multiple droplets on a conical fiber: formation, motion, and droplet mergers
由于毛细作用，细长锥形纤维上的小液滴自发地沿着纤维移动。液滴运动取决于圆锥体的几何形状、表面润湿性、表面张力、粘度和液滴尺寸。在这里，我们研究与实验和数值模拟，形成，自发运动，并最终合并，多个液滴在细长的锥形纤维，因为它们相互作用。在锥形光纤上浸涂后，液滴尺寸和液滴间距由Plateau-Rayleigh不稳定性控制。一旦这些液滴在纤维上形成，它们就会自发地开始移动。由于不同尺寸的液滴以不同的速度移动，它们通过在纤维上合并而有效地使液滴图案化粗糙化。液滴合并过程局部地影响液滴速度并且改变在光纤上的时空膜沉积。
2021-10-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Multiple Equilibria Enables Tunable Wetting of Droplets on Patterned Liquid Surfaces
该研究提出图案化液体表面（PaLS）策略，结合图案化可控润湿性与润滑剂注入表面超平滑性，实现液滴10种润湿状态控制，消除接触线钉扎，并推导表观接触角定律。
2025-04-04 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Droplet impact dynamics on Janus-textured heated substrates
本文采用热格子玻尔兹曼方法数值研究了液滴在Janus织构加热衬底上的碰撞动力学行为。研究了润湿性、Jakob数和Weber数等因素对Janus织构加热表面液滴撞击动力学行为的影响。模拟结果显示了三种类型的沸腾状态，即，接触沸腾、过渡沸腾和膜沸腾。接触沸腾状态下液滴定向向稠密区迁移，而在低韦伯数下膜态沸腾状态下液滴向稀疏区迁移，这与实验中液滴运动方向一致[Zhang et al.，高级功能材料：2019，29，1904535]。在Janus织构的加热基底上，液滴的自推进是由于不平衡的杨氏力、蒸汽压差和热泳力的作用。此外，具有低润湿性的Janus织构表面具有优异的成核行为，导致它们通常容易从有效的过渡沸腾状态过渡到低效的膜沸腾状态。此外，随着Jakob数的增加，液滴的沸腾状态由接触沸腾状态向过渡沸腾状态再向膜沸腾状态转变。
2022-10-30 physics.flu-dyn
Fibrotaxis: gradient-free, spontaneous and controllable droplet motion on soft solids
本研究提出纤维趋性机制，利用各向异性纤维增强材料实现无梯度、可控的液滴运输，为自清洁表面、水收集和医学诊断提供新途径。
2024-08-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Sequential Self-Propelled Morphology Transitions of Nanoscale Condensates Diversify the Jumping-Droplet Condensation
研究纳米级凝结物在纳米柱表面的形貌演变与动态行为，发现非合并机制的自驱动跳跃现象，并开发改进的能量模型关联纳米结构与跳跃速度，为功能性纳米表面设计提供新策略。
2022-11-17 physics.flu-dyn
Coalescence of sessile aqueous droplets laden with surfactant
本研究通过大规模分子动力学模拟，揭示了含表面活性剂固着液滴在不同润湿性基底上的聚结机制，发现接触角影响聚结行为，桥接生长遵循2/3幂律，且表面活性剂浓度增加会减缓聚结。
2024-02-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Asymmetric freezing of a sliding droplet on an inclined surface
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）；Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；Indian Institute of Technology Ropar（印度理工学院罗帕尔分校）
研究通过数值模拟探讨了液滴在倾斜冷表面滑动过程中冻结的不对称性，分析了重力、毛细力和固态化动力学对液滴运动、界面变形及冻结形态的影响，揭示了滑动对冻结不对称性主导作用及冰尖形成机制。
2026-04-30 physics.flu-dyn
Hydrodynamic-colloidal interactions of an oil droplet and a membrane surface
了解液滴和膜之间的流体动力学应力和胶体相互作用的影响将为更好地设计膜表面和工艺条件提供信息。使用长波流体动力学描述，结合润湿性和静电排斥，我们数值研究液滴形状和膜特性对膜表面的整体排斥吸引力的影响。一个稳定的相图分类稳定-不稳定的液滴形状和调查是否有可逆的沉积液滴到膜上。
2020-03-23 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Directed droplet motion -- Its versatile nature and anticipated applications
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Institute of Physical Chemistry, Bulgarian Academy of Sciences（保加利亚科学院物理化学研究所）
研究探讨了定向液滴运动的多面性及其在微流体和生物诊断中的应用潜力，通过不同表面特性变化实现无外部能量供给的液体传输。
2026-04-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rugotaxis: Droplet motion without external energy supply
本研究通过理论和分子动力学模拟，发现褶皱基底上的液滴在波长梯度驱动下可自发运动（rugotaxis），其驱动力源于界面能增益，且浅褶皱、小波长梯度和中等粘附力有利于该运动。
2023-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Condensation on Slippery Asymmetric Bumps
从人类皮肤到行星上的地质结构，凹凸无处不在，它在许多现象中提供了独特的优势，包括结构颜色，减阻和极端润湿性。虽然凸块的形貌参数如凸区的曲率半径显著影响包括抗反射结构和碰撞液滴的接触时间在内的各种现象，但是详细的凸块形貌对冷凝物的生长和传输的影响还没有被清楚地理解。纳米布沙漠甲虫的毫米颠簸的启发，在这里，我们报告的曲率半径和均匀的表面润湿性的水滴的生长速度，聚结和运输的凸点的宽度确定的作用。不对称凸形形貌的进一步合理设计和与光滑涂层的协同组合同时实现自传输，导致与超疏水表面相比不可见的五倍更高的生长速率和更快数量级的液滴脱落时间。我们设想，我们对凸块的基本理解和创新设计可以应用于各种相变应用（包括水收集）中，以提高性能。
2015-01-14 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Recent Developments on Colloidal Deposits Obtained by Evaporation of Sessile Droplets on a Solid Surface
了解载有胶体颗粒的液滴蒸发过程中的流动模式和耦合传输现象对于设计技术应用（如在固体表面上组织蛋白质/DNA）至关重要。我们回顾了最近的报告，蒸发固着液滴的胶体悬浮液在固体表面。本文从环状沉积物形成的经典机理出发，讨论了几个参数的影响。值得注意的是，已经发现热或溶质Marangoni效应、颗粒尺寸、颗粒浓度、颗粒形状、基底润湿性、悬浮液的pH等在控制沉积图案中是重要的。沉积图案的复杂性和形状已被归因于蒸发过程中的耦合传输现象。我们讨论了重要的制度地图报告不同类型的存款，这使我们能够分类的存款和耦合物理。我们还提出了研究，已经证明了在蒸发的固体表面上的双分散胶体悬浮液中的颗粒分选。最后，对该领域未来的研究机会提出了一些意见。
2019-03-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
