Flexible hydrogels connecting adhesion and wetting
研究通过实验探测水凝胶与软PDMS接触的静态特征，跨越六个数量级揭示了黏附与润湿间的转变规律及桥接理论，并指出水凝胶可清洁黏性基底。
2023-08-01 cond-mat.soft
Modelling receding contact lines on superhydrophobic surfaces
我们使用介观尺度模拟研究了由规则阵列的柱子图案化的超疏水表面上的后退接触线的脱钉。为了使模拟是可行的，我们引入了一种新的几何形状，其中一列液体dewet毛细管由一个超疏水的平面，面对一个光滑的亲水壁的可变接触角。我们提出的结果依赖于的形状和间距的职位的脱钉角，并讨论了形式的弯月面脱钉。我们发现，与[17]一致，局部后浓度是控制脱钉角的主要因素，并表明数值计算结果与最近的实验结果吻合得很好。我们还提出了两个例子的亚稳态钉扎配置的职位是部分湿的。
2010-10-23 cond-mat.soft
Poroelastic indentation of mechanically confined hydrogel layers
我们报告的多孔弹性压痕响应的水凝胶薄膜几何限制在接触刚性球形探针的半径在毫米范围内。聚（PEGMA）（聚（乙二醇））甲基醚甲基丙烯酸酯），聚（DMA）（二甲基丙烯酰胺）和聚（NIPAM）（\textit{N} -异丙基丙烯酰胺）凝胶膜厚度小于15 $μ$使用硫醇烯点击化学路线接枝到玻璃基板上。恒定施加载荷下的压痕深度的变化随时间的推移作为膜厚度和使用干涉测量方法的探针的曲率半径的曲率半径的函数进行监测。此外，使用横向接触法测量了压痕膜的剪切性能。在聚（PEGMA）膜的情况下，我们表明，多孔弹性压痕行为的框架内得到的限制接触几何形状的限制内的近似接触模型得到充分的描述。该模型提供了简单的比例关系的特征孔隙弹性时间和平衡压痕深度。相反，从这个模型的偏差证明聚（DMA）和聚（NIPAM）膜。从横向接触实验中，这些偏差被发现从强烈的剪切性能的变化，作为一个结果的玻璃化转变（聚（DMA））或相分离（聚（NIPAM））的排水的刚性基板之间挤压的限制膜的现象引起的。
2017-01-05 cond-mat.soft
Achieve equilibrium outside the contact angle hysteresis
本文通过微观接触过程推导前进与后退接触角，发现理想粗糙二维表面上平衡接触角可小于后退接触角并趋于0度，使超亲水表面滞后消失，并经自由能分析、模拟和实验验证。
2025-01-22 cond-mat.soft
Shearing-induced contact pattern formation in hydrogels sliding in polymer solution
在高分子浓溶液中，原位观察了旋转剪切过程中水凝胶与玻璃表面的接触。首次观察到与凝胶的旋转剪切同相旋转的动态接触图案。随着剪切时间的延长，接触斑图在圆周方向上呈现出周期性，并逐渐发展为精细的特征。在较高的滑动速度、聚合物浓度和正常压力下，图案出现得更快。此外，凝胶的柔软度也显著影响图案的特征。根据聚合物溶液在旋转软界面处的非线性流变性讨论了斑图形成。
2019-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Scaling laws to predict humidity-induced swelling and stiffness in hydrogels
从面食到生物组织再到隐形眼镜，凝胶和凝胶状材料在遇水膨胀时会固有地软化。在干燥、低相对湿度的环境中，这些材料会随着水的膨胀而膨胀。在这里，我们使用半稀释聚合物理论来开发一个简单的幂律水凝胶弹性模量和溶胀之间的关系。从这种关系，我们预测水凝胶的刚度或溶胀在任意相对湿度。我们在不同交联密度和相对湿度下对三种不同聚合物网状物家族的水凝胶性质的密切预测证明了我们理解的有效性和普遍性。这种预测能力使水凝胶应用在不同湿度环境中能够更快速地发现和选择材料。
2021-09-27 cond-mat.soft
Hydrogel menisci: Shape, interaction, and instability
当与颗粒、液滴或细胞接触时，软水凝胶的界面容易变形。在这里，我们计算由于点粒子的压痕的水凝胶颗粒的复杂形状。分析是基于自由能公式，通过它我们还评估了水凝胶界面上相邻颗粒之间的相互作用规律，类似于“Cheerios效应”。它示出了如何在颗粒周围形成的弯月面的结果之间的竞争的表面张力，弹性和静水压力的凝胶内。我们提供了一个详细的概述的各种比例定律，这是由一个特征剪切模量$G^*=\sqrt{γρg}$，是基于表面张力$γ$和重力$ρg$。较硬的材料表现出类似固体的响应，而较软的材料更像液体。$G^*$的重要性通过检查软水凝胶的Rayleigh-Taylor不稳定性进一步说明。
2018-03-15 cond-mat.soft
Receding contact line dynamics on superhydrophobic surfaces
该研究探究微柱阵列超疏水表面的后退接触线动力学，通过测量不同速度下后退接触角、对比光滑表面及文献数据，揭示其接触角对速度的依赖更低、微柱占比越高依赖越强，且周期纹理类型决定角速关系，以粘性摩擦减阻机制阐释其独特动态行为。
2024-08-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Elastowetting of Soft Hydrogel Spheres
当将软水凝胶球体放置在刚性亲水性基底上时，其通过在接触线附近形成轴对称足而经历阻止的扩散，同时保持其整体球形形状。相比之下，液态水（其构成大于90%的水凝胶体积）在相同表面上扩散成薄膜。我们系统地研究了凝胶球在不同表面能的基质上的弹性润湿，发现它们的接触角随着凝胶和基质之间的粘附功的降低而增加，正如人们对纯水滴所观察到的那样-尽管比后一种情况下更大。凝胶和水的接触角的这种差异似乎是由于在凝胶中产生的弹性剪切应力并阻止其扩散。实际上，通过增加凝胶球的弹性模量，我们发现它们的接触角也增加。此外，接触脚的长度随着粘附功和球体尺寸的增加而增加，而随着凝胶的弹性模量的增加而减小。我们讨论了这些实验结果的能量最小化，体积守恒和缩放参数的基础上的最小分析。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Transparent Experiments: Releasing Data from Mechanical Tests on Three Dimensional Hydrogel Sphere Packings
我们在这里描述了Behringer实验室在2012年至2015年期间进行的水凝胶颗粒填充力学实验。这些实验量化了暴露于压缩、剪切和大入侵者入侵的软颗粒填料内的所有接触力的演变。介绍了实验装置和过程，并同时在一个储存库中公布了数据。
2019-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A liquid contact line receding on a soft gel surface : dip-coating geometry investigation
研究了疏水软凝胶（SBS-石蜡）上液体接触线后退的动力学。为了实现具有精确速度控制的良好限定的几何形状，实施浸涂设置。如果弹性模量足够小，则在接触线附近发生显著的变形，这又极大地影响润湿行为。根据基板的平移速度，接触线表现出不同的运动状态。在高速和低速下观察到连续运动，同时在中等速度下出现两种类型的粘滑运动，周期性和不稳定性。我们认为观察到的跃迁可以用不同频率之间的竞争来解释，即，由接触线运动引起的应变场变化的频率和凝胶的交叉频率与材料松弛有关。我们的研究结果提供了系统的意见，如何修改的液体的润湿的流变性质的复杂的软基板。
2015-11-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Contact Angle Hysteresis on Superhydrophobic Stripes
实验研究了条纹状超疏水表面的接触角滞后现象，并定量讨论了其与固相分数$ϕ_S$的关系。结果表明，后退制度是由一个纵向滑动运动的变形接触线。尽管织构具有各向异性，但后退接触角保持各向同性，即在纵向和横向上实际上相同。与Cassie方程的预测相反，后退角的余弦随$ϕ_S$非线性增长。为了解释这一点，我们开发了一个简单的理论模型，它表明，后退角的值取决于弱缺陷在光滑的固体区域和强缺陷在条纹的边界，其规模为$ϕ_S^2 \ln ϕ_S$的弹性能量。前进的接触角被认为是各向异性的，除了在稀的制度，其值是由液滴的滚动运动。纵向前进角的余弦线性地依赖于$ϕ_S$，但是只有当我们将Cassie方程推广到弱缺陷时，才能提供对数据的满意拟合。横向前进角的余弦小得多，并且在$ϕ_S\simeq 0.5$处最大化。它的值的解释，可以得到，如果我们调用一个额外的能量，由于在这个方向上的强缺陷，这是成比例的$ϕ_S^2$。最后，发现接触角滞后是相当大的并且通常是各向异性的，但是当$ϕ_S\leq 0.2$。
2014-07-21 cond-mat.soft
Refractive Index Matched Scanning and Detection of Soft Particle
本文描述了如何将折射率匹配扫描的三维成像技术应用于水凝胶球。水凝胶是具有低折射率的水基材料，其允许与水基溶剂混合物的折射率匹配。我们在这里讨论各种实验技术需要专门处理水凝胶球，而不是其他透明材料。水凝胶球的可变形性使得它们在三维图像中的识别是重要的。我们还将讨论通常可用于检测三维图像中的接触非球形颗粒的数值技术。这里提出的实验和数值技术提供实验访问变形颗粒的包装的应力张量。
2017-03-08 cond-mat.soft
Polyelectrolyte adsorption at the solid-liquid interface favors receding contact line instability
Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
研究通过高速高分辨率显微镜观察滑动滴液的退缩接触线动态，揭示粘弹性对退缩接触线不稳定性的影响，发现聚合物电荷对丝状物形成有关键作用。
2026-04-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Flow profiles near receding three--phase contact lines: Influence of surfactants
润湿和去湿的动力学在很大程度上取决于接触线附近的速度场。对于水滴，已经观察到添加表面活性剂降低动态后退接触角，即使在远低于临界胶束浓度（CMC）的浓度下。为了更好地理解为什么表面活性剂对液滴动力学具有如此剧烈的影响，我们在倒置显微镜上构建了一个专用的装置，其中当透明基底水平移动时，水滴保持静止。使用像散粒子跟踪测速仪，我们跟踪的三维位移的示踪粒子在流动中。我们研究了表面活性剂如何改变毛细管数为$10^{-6}$的移动液滴的后退接触线附近的流动动力学。即使表面活性剂浓度$c$远低于临界胶束浓度（$c \ll$ CMC），Marangoni应力也会显著改变流动。我们首先讨论我们的结果在一个二维模型，认为对流和扩散的表面活性剂的运输和推断估计的幅度和缩放的马兰戈尼应力从这个。模拟和实验一致认为，少量$μN \, m^{-1}$的表面张力的微小梯度足以显著改变流动剖面。Marangoni应力随距离接触线的变化表明，二维对流扩散模型必须扩展到全三维模型。这种影响是普遍存在的，因为表面活性剂存在于许多技术和自然去湿过程中，或者是故意的，或者是作为污染物。
2021-08-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporative Deposition in Receding Drops
我们提出了一个框架，用于计算的表面密度分布的一个污点与后退的接触线下降沉积。与固定的液滴不同，后退的液滴将流体推向其内部，当其蒸发时，连续地在其基底上沉积质量，并且不产生通常的“咖啡环”。“对于蒸发速率恒定的薄圆形液滴，我们发现染色剂的表面密度为$η(r) \propto \left(\left(r/a_0\right)^{-1/2}-r/a_0\right)$，其中$r$是液滴中心的半径，$a_0$是初始外半径。在这些条件下，沉积的污渍具有山状形态。我们的框架可以很容易地扩展到调查新的染色形态留下的干燥滴。
2014-10-09 cond-mat.soft
Relaxation of a Moving Contact Line and Landau-Levich Effect
建立了运动接触线变形的动力学方程。它示出了一个前进的接触线松弛更快的平衡的情况下相比，而对于一个后退的接触线有一个相应的放缓。对于一个后退的接触线上的非均匀固体表面，它被发现，粗糙化的过渡发生正式对应的发病离开朗道-列维奇膜。
2000-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The motion, stability and breakup of a stretching liquid bridge with a receding contact line
通过研究一个模型问题，在该模型中，一个恒定体积的液体桥的演变作为桥梁被拉伸，被认为是在疏水表面上的液滴沉积的复杂行为。桥在上接触点处以固定的直径固定，但是在下附接点处的接触线在光滑的基底上自由移动。实验表明，最初，当桥被拉伸时，下接触线缓慢地向内缩回。然而，在一个临界半径，桥梁变得不稳定，接触线急剧加速，向内移动非常快。桥随后夹断，并且小液滴留在衬底上。准静态分析，使用杨拉普拉斯方程，是用来准确预测的形状的桥梁在最初的桥梁演变，包括最初发病的缓慢接触线回缩。一个稳定性分析是用来预测的开始夹断，和一个一维的动力学方程，再加上一个Tanner定律的动态接触角，是用来模拟快速夹断行为。数值预测和实验之间的良好协议被发现在整个桥梁的演变，和动态接触线模型的重要性被证明。
2010-10-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Impact dynamics of flexible hydrogels on solid substrates of different wettabilities
University of Waterloo（滑铁卢大学）；Chulalongkorn University（朱拉隆功大学）
研究柔性水凝胶在不同润湿性基底上的冲击动力学，揭示低弹性数时的多孔弹性响应和高弹性数时的neo-Hookean能量平衡，发现冲击力与弹性数的关系及润湿性影响。
2026-04-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modelling the formation of structured deposits at receding contact lines of evaporating solutions and suspensions
当纳米颗粒的液体悬浮液或聚合物溶液的膜沉积在表面上时，它可以从表面去湿，并且随着溶剂蒸发，溶质颗粒/聚合物可以以规则的线图案沉积在表面上。在本文中，我们探讨了一个流体动力学模型的过程中，是基于长波近似，预测沉积的不规则和规则的线条图案。这是由于自组织的钉扎-去钉扎循环，类似于接触线的粘滑运动。我们提出了一个详细的分析，如何线图案的属性取决于数量，如蒸发速率，溶质浓度，Péclet数，化学势的环境蒸汽，分离压力，和特性粘度。结果与几个实验和其他软物质系统的脱钉过渡。
2012-08-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Vibrations of Sessile Drops of Soft Hydrogels
软水凝胶的固着液滴通过使它们经受机械诱导的高斯白噪声而垂直振动。的凝胶的表面波动的功率谱允许识别其共振频率，降低与他们的质量，但增加与其剪切模量。剪切模量范围为55 Pa至290 Pa的凝胶的球形模式的主共振频率最接近于一滴纯水的最低瑞利振动模式。这些观察结果加上共振频率在所有情况下与质量的平方根成反比的事实表明，它们主要对应于液滴振动的毛细管（或伪毛细管）模式。凝胶液滴的接触角也随凝胶模量的增加而增加。当共振频率根据润湿角进行校正，并相对于基频标度（γ/μ）^0.5作图时，所有数据都很好地折叠在一个图上，只要后者被剪切模量相关因子（1+ μ L/γ）移动。从这样的拟合中出现与液滴的模量和质量无关的长度尺度L。
2014-10-08 cond-mat.soft
Effect of confinement on the mechanics of a swelling hydrogel bead
将物理约束下水凝胶溶胀问题重构为能量优化问题，计算受限水凝胶球体的平衡形状，发现约束导致应变空间分离及接触力学从 Hertzian 向非 Hertzian 行为转变，模型具高通用性。
2023-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Droplet absorption and spreading into thin layers of polymer hydrogels
从生物组织到油漆层，当与适当的溶剂接触时具有溶胀能力的宏观无孔材料无处不在。在这里，我们研究实验和理论上的概念最简单的这样的系统之一，由一个单一的水滴的水凝胶薄层的溶胀。使用一个定制的实验装置，我们观察到快速吸收导致径向扩散的轴对称水泡。采用线性多孔弹性框架和薄层缩放，我们开发了一个非线性的一维扩散方程的气泡高度分布的演变，这与实验观察一致。
2022-04-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Patterned deposition at moving contact lines
当一种简单或复杂的液体从光滑的固体基底上退去时，它通常会留下一种均匀或结构化的沉积物。在后退的非挥发性纯液体的情况下，取决于弯月面的后退速度和系统的润湿性质，沉积物可以是液膜或液滴的排列。对于含有挥发性成分的复杂液体，例如，在聚合物溶液和颗粒或表面活性剂悬浮液中，沉积物可以是均匀的或结构化的溶质层，其结构范围从可以通过液滴的六边形或正方形排列与后退接触线正交或平行的线图案到复杂的分层结构。我们回顾了一些最近的实验和建模方法，特别侧重于介观水动力长波模型。结论部分提出了有待解决的问题，并对未来的发展进行了展望.
2013-07-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electrowetting on dielectrics on lubricating fluid based slippery surfaces with negligible hysteresis
本文报道了用一薄层润滑液在硅基片上进行低电压电润湿以减小接触角滞后。在光滑且均匀的固体表面上，极难将接触角滞后（前进和后退液滴体积循环之间的接触角差）和电润湿滞后（前进和后退电压循环之间的接触角差）减小到10°以下。另一方面，粗糙表面上的电润湿滞后可能相对较大（>30°），因此它们对于大多数流体装置没有用处。在本报告中，我们证明了在固体电介质表面上使用薄的电介质润滑流体层导致光滑和粗糙表面上的接触角滞后以及电润湿滞后（< 2°）的急剧减小。随后拟合的Lippmann-Young电润湿方程的实验数据表明，介电润滑液层只负责平稳移动的三相接触线的液滴，并不影响系统的有效比电容。
2015-07-09 cond-mat.soft
Homogeneous deposition of particles by absorption on hydrogels
当含有胶体颗粒的液滴在表面上蒸发时，由于朝向接触线的内部流动，经常观察到由这些颗粒制成的圆形污渍。为了阻止这种效应，已经提出了几种方法，例如通过添加表面活性剂或控制颗粒之间的相互作用来进行流动改性。所有这些策略都涉及液相，同时保持干燥过程。然而，替代蒸发吸收到基板上的溶剂已经调查less.Here，我们表明，含有胶体颗粒的液滴沉积在溶胀水凝胶可以导致一个几乎均匀的涂层。我们报告的实验和理论，探讨凝胶溶胀，沉积的均匀性和颗粒在基板上的吸附动力学之间的关系。我们的研究结果表明，通过吸收排出溶剂为均匀涂层提供了一条稳健的途径。
2015-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic contact angle hysteresis in liquid bridges
本工作提出了一个结合实验和理论研究的动态接触角滞后使用两个相同的板之间的循环压缩和拉伸下的液体桥。在不同的加载速率下，通过检测液桥的前进角和后退角，测量了三种不同液体的接触角滞后，并记录了毛细管力。结果发现，对于给定的液体，接触角的滞后现象在较高的加载速率下更明显。通过统一的三种液体的行为，幂律相关性被提出来描述的动态接触角和毛细数的前进和后退的情况下之间的关系。发现所获得的幂律相关性的指数不同于通过早期方法（例如，毛细管上升），这是由于三线的不同运动学。在不同的循环加载速率下的液桥中的毛细力的各种滞后环也被观察到，这可以定量地捕捉到我们开发的模型，结合动态接触角滞后的预测。这些结果说明了在动态润湿和去湿过程中改变三线几何形状的重要性，并保证了涉及这些过程的更高级别现象的改进建模方法，例如，多孔介质中的多相流动和具有移动接触线的表面之间的液体传递。
2017-12-13 cond-mat.soft
Viscoelastic Liquid Bridge Breakup and Liquid Transfer Between two Surfaces
实验研究了由聚丙烯酸水溶液构成的液桥在接触线自由移动的两个分离固体表面之间的破裂。对于高于某一阈值（$\sim$ 30 ppm）的聚合物浓度，具有最高后退接触角的表面上的接触线在其颈部处发生液桥毛细管破裂之前完全缩回。这意味着当表面分离时，所有液体保持附着到相对表面。无论研究的液体体积和拉伸速度的范围如何，都会发生这种行为。这种行为与牛顿液体或非牛顿系统中观察到的接触线被故意钉扎的行为非常不同。结果表明，这种行为源于在具有较低后退接触角的表面上，桥颈变薄（由拉伸增厚延迟）和接触线后退（由剪切变薄增强）之间的竞争。如果两个表面表现出相同的润湿特性，则由于重力引起的不对称性，上接触线在毛细管破裂之前完全缩回，因此，所有液体保留在下表面上。
2020-08-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Roughening Transition in a Moving Contact Line
考虑到局部和流体动力学耗散机制，在无序衬底上的移动接触线的变形的动力学制定。结果表明，涂层过渡在接触线后退，在相对较高的速度，和缓慢移动的接触线的钉扎过渡，可以理解在一个统一的框架，粗糙化过渡的接触线。我们提出了一个相图的系统中，对应于涂层过渡和钉扎过渡的相边界满足在一个交界点，并建议，足够强的无序后退接触线将离开一个朗道-Levich膜后立即脱钉。这种效应可能与最近在铯衬底上的液氦接触线中的实验观察有关[C。古斯曼河Gombrowicz，V. Repain，和E. Rolley，Phys. Rev. Lett. { \bf 80}，2865（1998）]。
2002-04-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Gravitational effect on the advancing and receding angle of a 2D Cassie-Baxter droplet on a textured surface
前进角和后退角是经常测量的物理量，用于表征粗糙表面的润湿特性。在热力学上，前进角和后退角通常被解释为液滴在不失去其稳定性的情况下可以形成的最大和最小接触角。尽管对粗糙表面的润湿进行了深入的研究，但由于大多数研究都认为液滴小于毛细管长度，因此忽略了重力对这些角度的影响。然而，在这项研究中，通过结合理论和数值模拟，我们表明，小于毛细管长度的液滴的形状可以通过重力在前进和后退条件下进行大幅修改。首先，基于拉普拉斯压力方程，我们预测的形状的二维Cassie-Baxter液滴的纹理表面上的重力在每个钉扎点。然后，通过检查液体表面与相邻柱之间的干涉以及分析脱钉后的自由能变化来测试液滴的稳定性。有趣的是，事实证明，在前进和后退条件下的表观接触角不受重力的影响，而液滴的整体形状和钉扎点的位置受重力的影响。此外，还分析了液滴体积不断增大和减小时液滴的前进和后退过程，表明重力作用对液滴尖端的运动起着关键作用。最后，理论预测进行了验证，对线张力为基础的前跟踪建模，无缝地捕捉液体表面和固体基质之间的附着和分离。
2019-12-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
How Spontaneous Electrowetting and Surface Charge affect Drop Motion
Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）；Institute for Nano- and Microfluidics, TU Darmstadt（达姆施塔特工业大学纳米与微流体研究所）；Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育与研究学院）；Indian Institute of Technology Delhi（德里印度理工学院）
研究通过低毛细数条件下滑动液滴发现，电荷分离导致自发电润湿和表面电荷效应，两者共同影响接触角，但最终在退行接触线处相互抵消，使接触角变化不显著。
2026-02-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Drop deposition on surfaces with contact-angle hysteresis: Liquid-bridge stability and breakup
研究了失重条件下具有接触角滞后表面上自由接触线的液桥的稳定性和破裂。理论预测的稳定性极限的实验测量进行了验证。实验在水-甲醇-硅油体系中进行，其中重力被浮力抵消。我们强调的情况下，稳定性是失去了从一个固定的固定到固定的自由接口时，后退的接触角的过渡接近-而不是一个临界状态，这表明分裂长度并不总是与静态的最大长度的稳定性极限。我们表明，动态接触角控制的接触线半径以下的稳定性损失，和稳定性损失后的界面演化可以增加的分配液滴的大小，如果接触角是固定的。
2015-07-23 cond-mat.soft
How Surface Make-Up and Receding Electrokinetics Determine the Sign and Magnitude of Electrification at Water-Hydrophobe Interfaces?
本研究通过接枝混合自组装单分子层的玻璃毛细管实验，探究了表面化学组成与液固接触动力学对水-疏水界面起电符号与大小的影响，并基于双电层理论揭示了吸水起电依赖于前一循环释放速率的机制。
2025-09-12 cond-mat.soft
Effective boundary conditions for dynamic contact angle hysteresis on chemically inhomogeneous surfaces
最近的实验（Guan等人，2016 a，b）显示了许多关于动态接触角滞后的有趣现象，但仍然缺乏完整的理论解释。在这项工作中，我们研究了时间平均的表观前进和后退接触角表面上的周期性化学图案。首先利用Onsager变分原理导出了均匀表面上表观动态接触角的Cox型边界条件。在此基础上，我们提出了二维化学非均匀表面上一些典型的移动接触线问题的简化模型。多尺度展开和平均技术来近似模型的渐近小的化学图案。得到了平均动态接触角的定量公式。它明确地给出了前进和后退接触角如何依赖于速度和基板的化学不均匀性。该公式是Cox型边界条件在非均匀表面上的粗粒度版本。数值模拟验证了分析结果。数值结果还表明，该公式很好地表征了实验中观察到的动态接触角滞后的复杂行为。
2021-05-18 cond-mat.soft math.CA physics.flu-dyn
Measuring surface tensions of soft solids with huge contact-angle hysteresis
液滴在固体基底上的平衡接触角可以揭示固体表面的基本性质。然而，当液滴在表面上的运动显示出明显的滞后时，通常认为固体的平衡性质不能确定。本文介绍了一种测量具有强润湿滞后的软固体表面张力的方法。通过润湿流体的表面张力和固体的线性弹性响应的独立知识，接触线下的固体变形和单个液滴的接触角一起揭示了固体相对于液相和气相的表面张力的差异。如果固体的弹性性质是未知的，则该表面张力差可以由基底变形随接触角的变化来确定。这些结果揭示了一个交替的平衡接触角，相当于经典形式的Young-Dupré，但用表面张力代替表面能。我们激励和应用这种方法与实验明胶，一种常见的水凝胶。
2021-05-20 cond-mat.soft
Contact tribology also affects the slow flow behavior of granular emulsions
最近的研究表明，接触力学在悬浮液流动动力学中起着重要作用。分散体中颗粒物质之间的接触机制应敏感地取决于分散相的组成：显然，乳液液滴与角状砂粒之间的相互作用不同。因此，我们要问：接触力学在分散介质流动中的作用是什么？我们专注于缓慢的流动，接触是持久的，因此接触力学效应应该是最明显的。为了回答我们的问题，我们合成了具有不同摩擦系数的软水凝胶颗粒。通过使颗粒变软，我们可以在有限的围压下以所有的驱动速率驱动它们。对于具有低摩擦系数的颗粒，我们获得类似于乳液的流变性，但有效摩擦比从其微观接触力学预期的大得多。增加颗粒的摩擦系数，我们发现悬浮液中的流动不稳定性。悬浮颗粒的微观摩擦系数对颗粒层的流动和波动也有很大的影响。我们的“颗粒乳液”的特定流变学提供了进一步的证据，更好地理解微观颗粒相互作用是广泛的相关性分散介质流动。
2018-10-19 cond-mat.soft
Universal contact-line dynamics at the nanoscale
研究了纳米尺度下粘性液体与光滑基底之间接触角的弛豫动力学。通过原子力显微镜测量的聚苯乙烯纳米条纹，我们同时监测的时间演变的液体-空气界面以及接触线的位置。初始构型表现出驱动液体流动的高曲率梯度和非平衡接触角。这两个条件都被放松，以达到最终状态，导致三个连续的制度，随着时间的推移：i）固定接触线调平; ii）后退接触线去湿; iii）崩溃的两个前线。对于第一个政权，我们揭示了存在一个自相似的液体界面的演化，这是在很好的协议，从润滑模型的数值计算。对于不同的液体粘度和膜厚度，我们提供了证据的过渡到去湿具有普遍的临界接触角和无量纲时间。
2015-07-31 cond-mat.soft
Measuring contact angle and meniscus shape with a reflected laser beam
延伸的平面固体表面和液体之间的接触角的侧视图成像是有问题的。即使将视图完全平行于接触线对齐，也不可能聚焦接触线的一个点。我们描述了一种新的测量技术，用于确定接触角与移动接触线上的加宽的激光片的反射。我们验证了这种新技术测量的接触角的圆柱体，旋转部分浸入液体。激光片相对于未扰动的液体表面以角度$φ$倾斜，并从弯月面反射。在屏幕上收集的反射图像包含确定接触角的信息。当通过将网格放置到光束路径中将激光片分割成激光射线阵列时，可以从反射图像重建弯月面的形状。我们验证了该方法通过测量后退接触角与速度的十六烷基三甲基溴化铵水溶液上光滑的疏水化以及粗糙的聚苯乙烯表面。
2013-06-03 cond-mat.soft
Molecular dynamics simulation study of a polymer droplet transport over an array of spherical nanoparticles
利用分子动力学模拟研究了部分润湿聚合物液滴在纳米结构界面上的动力学行为。我们认为珠弹簧模型表示的聚合物液体，部分润湿的粗糙表面组成的周期性阵列的球形颗粒。结果表明，在足够小的值的外力，液滴保持钉扎在颗粒的表面，而在阈值以上，其运动由交替周期的钉扎和相邻颗粒之间的快速位移。后一过程涉及由于接触线的附接和分离而引起的前进和后退接触角的大的周期性变化。最后，在增加外力时，液滴质心稳定地移位，但后退接触角的振荡幅度以及最大接触角滞后保持相对不受影响。
2020-06-08 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Contact angle hysteresis of cylindrical drops on chemically heterogeneous striped surfaces
采用界面位移模型研究了宏观液滴在非均匀平坦基底上的接触角滞后现象。首先，考虑液滴在非均质表面上的表观接触角。通过假设圆柱形的液体-蒸汽表面（弯月面）和最小化总自由能，我们导出了表观接触角的方程，该方程与著名的Cassie定律相似但不同。接下来，使用这种修改后的卡西定律作为指导，以预测一个不均匀的条纹表面上的液滴的行为，我们研究了几种情况下的接触角滞后使用周期性条纹表面模型。通过改变液滴的体积，我们预测了液滴边缘的突然跳跃，以及在两个条纹的边缘处的表观接触角的连续变化。我们的研究结果表明，随着液滴体积的增加（前进的接触线），观察到的主要液滴配置是一个接触角是大的，而从一个大的值（后退的接触线）减少液滴体积产生的液滴配置，主要表现出较小的接触角。
2005-11-26 cond-mat.soft
How charges separate when surfaces are dewetted
本研究揭示了后退接触线处电荷分离的普适机制，指出其源于后退接触线对双电层内束缚表面电荷的去润湿作用，建立的解析模型与实验和模拟结果一致，为相关基础问题与应用提供理论支撑。
2023-05-03 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
State-dependent friction for a moving liquid contact line over rough solid surfaces
本研究通过悬挂纤维原子力显微镜实验，发现粗糙纤维表面上的液体接触线摩擦具有时间依赖性，并提出一个现象学模型，将介观接触线摩擦与粗糙表面间隙中亚稳态气泡或液滴的微观弛豫相联系，揭示了液固界面的通用老化机制。
2025-03-05 cond-mat.soft
Shape and motion of drops in the inertial regime
在本文中，我们报道了一个水银液滴的形状和运动的实验结果，该液滴放置在一个水平旋转的圆柱体中，转速范围为8-93 rpm，使得液滴的雷诺数为2500<Re<26000，其毛细管数为0.0002<Ca<0.0023。当接触角的变化在低速（Re<8150）下可以忽略时，液滴的速度远低于Ho预测的速度。[6]李小璐的故事通过用固体表面附近的边界层估算的耗散代替体耗散来修改Kim的关系，从而克服了观察到的这种差异。基于汞滴后侧的变化，存在三种不同的区域，其具有不同的旋转速度（i）椭圆或圆形区域（ii）拐角区域和（iii）尖点区域。椭圆到角的过渡发生在95 °的有限后退接触角处。发现发生转变的临界接触角（θc）与静态后退接触角（θs）的比率为0.657。de Gennes模型[4]通过用耗散代替楔形流扩展到高接触角，预测了与实验值非常一致的临界接触角比（θc/θs）。在较高Re下，将动态接触角随速度的变化与Cox-Voinov模型[3]进行了比较。该模型虽然近似地反映了数据变化的趋势，但与理论值相比，实验数据的拟合系数很高。
2011-05-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dewetting Characteristics of Contact Lenses Coated with Wetting Agents
假设：尽管已经开发了润湿剂来限制接触镜上的泪膜去湿，但是将润湿剂性质与泪膜去稳定化机制相关联的系统分析还不容易获得。澄清关键物理化学变量的不稳定特性将为确定最佳润湿剂提供合理的基础。实验：我们采用内部的体外平台来全面评估五种润湿剂在十七种不同配方和两种模型泪膜溶液（磷酸盐缓冲盐水（PBS）和人工泪液（ATS））中的引流和去湿动力学。我们考虑了膜厚度的演变，膜厚度在破碎，去湿前传播，并开发相关的接触角比较样品。调查结果：两性离子润湿剂通过降低去湿开始时的膜厚度并延迟去湿区域在镜片上的传播而有效地稳定泪膜。此外，调节二元混合物中的润湿剂表面浓度可以增强润湿特性。最后，尽管润湿剂分子性质存在差异，但镜片的$50\%$去湿时间与后退接触角和接触角滞后的乘积呈线性关系。因此，我们从根本上确立了最小化绝对接触角值和接触角滞后对于有效润湿性能的重要性。
2021-12-24 cond-mat.soft
A multi-body finite element model for hydrogel packings: Linear response to shear
本研究通过多体有限元模型结合Flory-Rehner本构定律，发现水凝胶颗粒堆积的剪切模量低于整体式材料，接触面滑移屏蔽应力传递，但颗粒质心变形均匀，为平均场估计剪切模量奠定基础。
2024-07-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Contact line depinning from sharp edges
为了寻找接触线从尖角处脱钉的数学判据，我们研究了钉扎在楔形体顶点上的半无限大平面液体层的平衡和稳定性。平衡与表观接触角$θ_0$的扇形体相容，该扇形体由楔的两个侧面的平衡接触角包围，因此如果$θ_0$在该扇形体内，则接触线可以保持固定。然而，这些解决方案的稳定性分析，研究利用变分结构的问题，通过转折点的参数，表明平衡变得不稳定，在临界脱钉前进$θ_0^a$和后退$θ_0^r$接触角，这被发现为亚临界鞍结分叉。因此，在间隔$θ_0^a < θ_0 <θ_0^a$内平衡是可能的（稳定的），但是如果接触线在平衡扇形内发生，则接触线从超过这些临界角的顶点处脱钉。
2019-07-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modelling contact angle hysteresis on chemically patterned and superhydrophobic surfaces
我们研究了接触角滞后的化学图案和超疏水表面，作为液滴体积是准静态增加和减少。我们认为两个，和三个，使用分析和数值方法，以尽量减少自由能的下降的尺寸。在两个维度，我们发现，在协议与其他作者，一个滑动，跳跃，坚持运动的接触线。在三维中，这种行为持续存在，但接触线跳跃的位置和幅度对表面图案的细节很敏感。在两个维度上，我们确定分析上的不同表面上的前进和后退的接触角，我们使用数值的见解，认为这些提供了三维情况下的边界。我们提出了明确的模拟表明，一个简单的平均超过无序是不足以预测的细节的接触角滞后，并支持解释低接触角滞后的悬浮液滴在超疏水表面。
2006-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Viscoelastic wetting transition: beyond lubrication theory
本文针对粘弹性液体推导了基于二阶流体模型的广义润滑理论，突破了传统润滑近似仅适用于小接触角的限制，并应用于浸涂几何构型中，揭示了法向应力对任意接触角下接触线运动的影响。
2024-11-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Wetting States of Two-Dimensional Drops under Gravity
本文提出了二维液滴在重力作用下的杨-拉普拉斯方程的解析模型。受Landau和Lifshitz（1987）的开创性工作的启发，我们推导出了任意接触角和液滴体积的液滴在平面上的轮廓的解析表达式。进一步扩展了倾斜表面上液滴的润湿理论，揭示了接触线对液滴润湿状态的关键作用：（1）当接触线完全钉扎时，液滴的前进、后退接触角和形状可以由预定的液滴体积、滑动角和接触面积唯一确定，而不依赖于Young接触角;（2）当液滴具有可动接触线时，由于表面张力与重力的竞争，液滴将达到自由能最小的润湿状态。我们的理论与数值结果非常吻合。
2017-06-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Forced dynamic dewetting of structured surfaces: Influence of surfactants
我们用定义明确的凹版单元分析了凹版印刷的印版去湿。将印刷版安装在旋转的水平圆筒上，该圆筒半浸在阴离子表面活性剂1-癸烷磺酸钠的水溶液中。凹印板和表面活性剂的存在作为一个真实世界的去湿情况的一个例子。当旋转圆筒时，液体弯月面部分地从液体中拉出，在接触线处形成动态接触角。与光滑表面相比，结构化表面上的动态接触角减小。这是由于凹版单元的边界处的接触线钉扎。另外，表面活性剂倾向于减小动态后退接触角。我们考虑这两种效应之间的相互作用。我们比较了结构化和非结构化区域上的弯月面高度差作为去湿速度的函数。高度差随着去湿速度的增加而增加。随着凹版单元尺寸的增加，该高度差和动态接触角的诱导变化增加。通过添加表面活性剂，降低了同一表面的高度差和接触角的变化。我们还注意到，虽然液体去湿印刷板，但一些液体总是留在凹版单元中。在足够高的表面活性剂浓度或足够高的去湿速度下，结构化表面中的动态接触角接近平坦表面中的动态接触角。表面活性剂的加入降低了表面结构对动态去湿的影响。
2019-02-13 cond-mat.soft
PANDA-D: Interface-free determination of two dynamic contact angles
Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)（莫斯科物理技术学院（国立研究型大学））
该研究提出PANDA-D方法，无需提取界面即可确定受驱动液辊的两种动态接触角，通过联合拟合密度与质心位移，在合成液辊及Lennard-Jones液辊模拟中均实现了高精度的接触角分析，可用于自动化的分子轨迹角度分析。
2026-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
Coffee-stain growth dynamics on dry and wet surfaces
含有颗粒的液滴的干燥通常导致颗粒在接触线处积聚。在这项工作中，我们研究了干燥的水凝胶包围的胶体液滴，也蒸发。我们结合理论和实验研究，以了解周围的蒸汽浓度如何影响颗粒沉积在恒定半径蒸发模式。除了常见的情况下，否则干燥的表面上的蒸发，我们表明，在配置中，液体从一个平坦的表面周围的下降蒸发，在接触线处的蒸发通量的奇异性被抑制和下降蒸发是均匀的。对于这两个条件，我们推导出的速度场，我们建立的时间演化的颗粒数量积累在接触线。我们预测的增长动力学的污点和干燥的时间尺度。因此，干燥和潮湿的条件下进行比较与实验结果，我们强调，只有动态修改的蒸发条件，而不是最终积累在接触线。
2016-11-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporation of Active Drops: Dynamics of Punctured Drops and Particle Deposits of Ring Galaxy Patterns
本文研究含活性向列相颗粒的细长液滴蒸发动力学，揭示伸展型液滴在钉扎阶段发生中心穿孔并形成环星系状颗粒沉积图案的机制，并确定活性、纵横比和后退接触角三个无量纲参数对穿孔、蒸发时间及沉积图案的调控作用。
2023-08-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Anisotropic drop morphologies on corrugated surfaces
对液滴在微米尺度平行沟槽波纹表面上的铺展进行了实验研究和数值模拟。由于表面图案化，典型的最终液滴形状不再是球形。伸长方向可以平行于或垂直于凹槽的方向，这取决于初始跌落条件。我们解释这一结果的结果的各向异性的表面上的接触线运动和前进和后退的接触线的运动的差异。平行于凹槽，我们发现由于表面图案化而几乎没有滞后，并且只要液滴半径远大于凹槽的典型长度尺度，则平均接触角近似符合Wenzel定律。在凹槽周围，接触线可以被钉扎在脊的边缘处，导致大的接触角滞后。
2008-05-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
