A Bouquet for Apollonius: Focal Conics in Sessile Cholesteric Droplets
本研究在玻璃表面固着的甘油包裹胆甾型液滴中观测到由焦锥畴组合形成的花状缺陷结构，通过多方向观测解析了其三维构象，并探究了液滴尺寸与螺距的影响，丰富了液晶缺陷结构的研究内容。
2023-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Line tension and morphology of a sessile droplet on a spherical substrate
研究了线张力对置于凸球形基底上的固着液滴形貌的影响。液滴的形态是由亥姆霍兹自由能的全局最小值确定的。液滴与球形基底之间的接触角由广义杨氏公式表示。当线张力为正且大时，接触角不连续地跳跃到$180^{\circ}$，圆形接触线朝向基底的顶部收缩，并且液滴从基底脱离，如果基底是疏水的则形成球形液滴（即，杨氏接触角大）。这一发现与Widom [J. Phys. Chem. { \bf 99}，2803（1995）]预测的一致;线张力在平坦基材上引起干燥转变。另一方面，接触角跳跃到$0^{\circ}$，圆形接触线朝向基底的底部收缩，并且如果基底是亲水性的，则液滴在基底上扩散以形成包裹的球形液滴（即，杨氏接触角小）。因此，在球形基底上，由于基底的表面积是有限的，不仅帽形到分离的球形液滴的干燥转变，而且帽形到包裹的球形液滴的润湿转变也可以发生。当线张力为负且其大小增加时，接触线从上方或下方渐近地接近赤道。具有与赤道重合的接触线的液滴是第一变分问题的孤立奇异解。在这种情况下，接触线被固定，并且不能移动到线张力小于临界值的程度，在临界值处发生润湿转变。
2016-04-27 cond-mat.soft
Confinement twists achiral liquid crystals and causes chiral liquid crystals to twist in the opposite handedness: Cases in and around sessile droplets
本研究通过实验和理论模型，揭示了受限液晶中弹性各向异性与拓扑缺陷导致的手性对称性破缺及亚稳相反手性扭曲，为利用大弹性各向异性液晶创造和控制手性结构提供了新途径。
2023-12-22 cond-mat.soft
Self-Assembly of Nanoparticles from Evaporating Sessile Droplets: Fresh Look into the Role of Particle/Substrate Interaction
我们研究了通过自由干燥的固着液滴的颗粒浓度和Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）颗粒/基板相互作用的固体沉积物的形状的依赖性。与以前的贡献使用pH值作为相互作用的控制参数相比，我们研究了前所未有的宽范围的浓度和颗粒/基板DLVO力，通过修改基板和颗粒的性质以及它们的大小和表面化学，而长距离的排斥颗粒之间的相互作用保持了大部分的干燥时间。我们的主要结果是，通过修改颗粒浓度获得的不同形状的沉积物是相同的，在不同的制度的浓度，无论颗粒/基板的相互作用在研究范围内的DLVO力和颗粒浓度。第二个结果是，与预期相反，在低颗粒浓度下的干图案的主导形态总是显示出所有研究系统的点状图案。
2020-11-24 cond-mat.soft
A finite-element model for computing fluid flow inside a sessile evaporating droplet on a solid surface
建立了一个有限元模型，计算了环境条件下亲水性基底上固着蒸发液滴内部的流动。蒸发被假定为准定常的和流动被认为是轴对称的与钉扎接触线。在液滴内部求解柱坐标系下的纳维-斯托克斯方程。采用Galerkin加权残值法和速度-压力方程对控制方程进行离散。采用六节点三角形网格和二次型函数求解，获得了较高的精度。在轴向方向上的径向速度分布计算的有限元求解器进行了比较，与现有的分析模型，并发现在良好的协议。速度幅值和流线的等值线显示了特征流动，即在蒸发液滴内部径向向外流动。
2020-09-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporation-driven liquid flow in sessile droplets
固着液滴的蒸发自发地引起内部毛细液体流动。由蒸发引起的温度或化学梯度引起的液-气界面处的表面张力驱动的表面积和/或表面张力差的最小化使液体运动。该流动沿着悬浮材料拖动，并且是控制干燥液滴留下的污渍中的材料沉积的关键之一。这一原理的应用范围从印刷和涂料工业中的污渍形成控制，到DNA分析，到对血迹的法医和医学研究，以及使用蒸发驱动的自组装纳米技术。因此，固着液滴的蒸发不仅引起了流体动力学的极大兴趣，而且引起了软物质、化学、生物、工程、纳米技术和数学界的极大兴趣。由于这种广泛的兴趣，在干燥液滴蒸发驱动的流动的知识仍然分散在不同的领域，导致各种误解和误解。在这篇综述中，我们的目标是统一这些观点，并反映在最近的实验和理论进展的光在固着液滴蒸发驱动的液体流动的当前理解。此外，我们概述了开放的问题，并指出未来研究的方向。
2022-09-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Simulation of charged nanotubes self-assembly during evaporation of a sessile droplet on a substrate
为理解座滴蒸发时带电纳米管沉积物形貌空间渐变机制，提出考虑对流、扩散与静电相互作用的数学模型，数值计算证实各因素共同作用促成该形貌，并在特定参数下与实验定性一致。
2025-07-14 cond-mat.soft
Pattern formation in desiccated sessile colloidal droplets with salt admixture: Short review
这篇简短的评论致力于干燥由含有盐的复杂流体组成的多组分液滴的简单过程。这些过程提供了一个迷人的研究课题。对所形成的丰富多样的图案的解释不仅是一个学术挑战，而且是一个具有实际重要性的问题，因为在医疗诊断和涂层/印刷技术的改进中的应用正在增长。基本的科学问题是在开放系统中研究微米和纳米粒子的自组织机制。与该系统相关的要解决的具体基本问题是-传质过程的调查，相锋的形成和演化以及斑图形成的机制的识别。假设含有溶解物质和悬浮颗粒的液滴在水平固体基底上干燥。复杂流体的化学组成和宏观性质、盐的浓度和性质、基底的表面能以及流体和基底之间的相互作用（其决定润湿）都影响干燥膜的最终形态。
2016-11-03 cond-mat.soft
Motile Bacteria Modify Salt Precipitation Patterns in Dried Sessile Droplet
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University of Nebraska - Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校）；Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工学院）；Blue Valley North High School（蓝谷北高中）
本研究发现运动性大肠杆菌可改变静置液滴蒸发的盐结晶模式，通过多模型解释该现象，揭示微生物主动控制蒸发结晶的潜力。
2026-08-18 cond-mat.soft
Lifetime of sessile saliva droplets in the context of SARS-CoV-2
呼吸道疾病（如COVID-19）从受污染表面的传播取决于含有病毒的沉积液滴的干燥时间。蒸发速率取决于环境条件，例如环境温度和相对湿度以及物理性质（例如，液滴体积、接触角和组成）。呼吸道飞沫除水外还含有盐（NaCl）、蛋白质（粘蛋白）和表面活性剂（二棕榈酰磷脂酰胆碱），预计这些物质会对蒸发产生很大影响。一个基于扩散的理论模型，用于估计干燥时间的开发，考虑到动态接触角的唾液液滴与盐和不溶性表面活性剂负载。考察了初始体积、接触角、盐度、表面活性剂浓度、环境温度和相对湿度对液滴干燥时间的影响。
2020-08-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A macroscopic model for sessile droplet evaporation on a flat surface
固着液滴在平坦表面上的蒸发涉及相变、扩散、平流和表面力之间的复杂相互作用。在试图显着降低问题的复杂性，并使其易于管理，我们提出了一个简单的模型铰接在一个表面自由能为基础的松弛动力学的液滴形状，扩散蒸发模型和接触线钉扎机制的屈服应力。我们的模型再现了已知的动态液滴形状松弛和液滴蒸发，无论是在没有和存在的接触线钉扎。我们表明，形状松弛蒸发过程中显着影响的寿命下降。我们发现蒸发时间对初始接触角的依赖性是形状弛豫和蒸发之间的竞争的函数，并且强烈地受到任何接触线钉扎的影响。
2018-07-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Drying of Bio-colloidal Sessile Droplets: Advances, Applications, and Perspectives
本综述梳理近十年固体基底上生物胶体液滴干燥的实验进展，关联其组成与干燥图案，探讨影响因素及医学诊断等应用，展望交叉领域研究方向。
2022-12-19 cond-mat.soft
Analysis of an Evaporating Sessile Droplet on a Non-Wetted Surface
本文在扩散限制和准稳态蒸发的框架下研究了固着液滴在非润湿表面上的蒸发。本文推广了前人的模型，数值求解了大气中液体蒸气扩散的拉普拉斯方程。我们提出了一个统一的，简单的和准确的蒸发质量通量的表达式适用于90 ^o <θ <180 ^o，其中θ是平衡接触角。此外，利用导出的蒸发质量通量的表达式，我们提出了一个简单而准确的非润湿表面的蒸发质量速率的表达式，它不表现出奇异性θ = 180 ^o。最后，使用缩放分析，蒸发质量通量的表达式被用来估计的蒸发驱动的特征流速的方向和大小的液滴内的非润湿表面上。预测的流动方向被认为是与以前的测量一致。
2018-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Free energy of colloidal particles at the surface of sessile drops
用解析和数值方法研究了有限系统尺寸对悬浮在固着液滴表面的球形颗粒自由能的影响。在基底处的接触角等于$π/2$的特殊情况下，应用图像方法的毛细管模拟，以便计算如果向颗粒施加外力时液滴形状的小变形。在基板处的液滴形状的边界条件的类型确定与图像颗粒相关联的毛细血管的符号。因此，粒子的自由能与原始粒子与其图像的相互作用能成正比，也可以是任何一种符号。由毛细方程的格林函数给出的解析解被构造成使得作用在液滴上的力平衡和体积约束的条件得到满足。除了已知的现象的吸引力的颗粒的自由接触线和排斥从一个钉扎的，我们观察到一个本地的自由能最小值的颗粒位于滴顶点或在一个中间的角度，分别。这种特性可以追溯到格林函数的非单调行为，它反映了液滴形状的变形和体积约束之间的相互作用。
2010-07-14 cond-mat.soft
Influence of Bubble Lifetime on the Drying of Catalytically Active Sessile Droplets
Raman Research Institute（拉曼研究所）
研究催化活性Janus液滴在过氧化氢存在下的干燥动力学，探讨气泡诱导的马朗尼流对干燥形态的影响，揭示催化活性对粒子运输的调控作用。
2026-04-09 cond-mat.soft
Optical manipulation of sessile droplets of nematic liquid crystalline materials on the surface of a photovoltaic crystal
本研究利用LN:Fe晶体的体光伏效应产生表面电场梯度，实现对5CB、8CB和E7液晶固着液滴合并、射流与碎裂的光学操控。
2023-09-29 cond-mat.soft physics.optics
Non-coalescence and in-plane momentum generation in sessile droplet clusters
本文研究了疏水表面静坐液滴簇中液滴的非聚并现象，发现液滴聚并时的表观接触会产生弹跳相互作用并引发面内动量产生，实现液滴自驱动，为超疏水表面滴状冷凝中的被动液滴去除提供了新途径。
2025-07-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Colloidal Deposit of an Evaporating Sessile Droplet on a Non-uniformly Heated Substrate
实验研究了含有聚苯乙烯颗粒的固着水滴在非均匀加热的玻璃上蒸发后形成的干胶态沉积物的图案和轮廓。特别是，整个衬底和颗粒尺寸的温度梯度的影响进行了研究。温度梯度施加使用帕尔贴冷却器，和侧面可视化，红外热成像，光学显微镜，光学轮廓术收集数据。在均匀加热的衬底上，得到了具有内部沉积物的环，这归因于轴对称Marangoni再循环，与以前的报道一致。然而，在非均匀加热的衬底上形成的环的尺寸在衬底的热侧和冷侧上显著不同，并且被发现是温度梯度和颗粒尺寸的函数。在较小的颗粒尺寸的情况下，热侧上的接触线脱钉并且与双不对称马兰戈尼再循环一起，其导致与热侧相比冷侧上的更大的环宽度。相比之下，在较大颗粒的情况下，接触线保持固定，并且双不对称马兰戈尼再循环在热侧平流输送更多颗粒，从而在热侧产生较大的环宽度。一个机械模型来解释为什么脱钉是依赖于颗粒尺寸。较大的温度梯度显著增加或减少环的宽度取决于颗粒的大小，由于更强的强度再循环。提出了一种在温度梯度-粒度平面上对矿床模式进行分类的制度图。
2019-09-22 cond-mat.soft
Modeling the elastic deformation of polymer crusts formed by sessile droplet evaporation
聚合物或胶体溶液的蒸发液滴可在液体-蒸气界面处产生玻璃状外壳，其随后变形为弹性壳。对于固着液滴，已知的溶剂径向向外流动预计会产生在钉扎接触线附近比顶点更厚的结壳。本文通过非线性拟静态模拟和尺度分析，研究了非均匀厚度弹性帽盖的变形模式和稳定性。通过适当缩放的平均厚度和接触角之间的地壳和基板，我们发现数据崩溃到一个主曲线的屈曲压力和变形模式，从而使我们能够预测变形的形状是一个酒窝，墨西哥帽，等。这个主曲线是参数化的无量纲措施的非均匀性的外壳。我们还推测如何重叠的时间尺度凝胶化和变形可能会改变我们的研究结果。
2006-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Surface declination governed asymmetric sessile droplet evaporation
本文报道了倾斜衬底上的液滴蒸发动力学。本文对不同衬底厚度、润湿性和温度下的液滴蒸发行为进行了全面的实验和理论分析。与基板decaderance固着液滴表现出扭曲的形状和蒸发在不同的速率相比，液滴在同一水平基板上，其特征在于更经常的蒸发制度的变化。在蒸发过程中，滑粘和跳粘模式是突出的。对于倾斜衬底上的液滴，蒸发通量也是不对称的，并且由初始接触角的不同决定。由于后接触线处的接触角较小，因此它是蒸发通量较高的区域。粒子图像测速仪显示了倾斜液滴内的内循环速度增加。蒸发通量的不对称性导致更高的温度梯度，这最终增强了蒸发通量最高的液滴后部附近的热Marangoni循环。采用一个模型对热Marangoni平流速度进行了预测，得到了较好的拟合。倾斜角和施加的热条件相互作用，并导致变形的蒸发动力学比液滴在水平加热表面。即使TL的微弱运动也会显著改变蒸发动力学，通过将液滴的形状从理想的椭圆形改变为几乎球冠，这最终降低了蒸发通量。液滴的寿命是通过修改非加热基板的可用模型来建模的，以考虑形状不对称性。目前的研究结果可能会对微尺度热流体动力学产生强烈的影响。
2020-06-01 cond-mat.soft 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
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
Evaporation of sessile ethanol-water droplets on a highly inclined heated surface
实验研究了乙醇-水二元液滴在倾斜衬底上的蒸发过程，在临界滑动角以下，不同衬底温度下的蒸发过程。使用配备有CMOS相机和红外（IR）相机的定制测角仪。在蒸发过程中，液滴被观察到保持钉扎在前进侧，而后退侧收缩。倾斜基板上的液滴的前进和后退接触角的不对称性导致通过IR图像捕获的复杂的热溶质Marangoni对流。液滴在蒸发的早期阶段在前进的接触线周围表现出两个不同的振荡的富水冷区，而更易挥发和更轻的乙醇在后退侧附近产生更热和快速蒸发的单元。当乙醇蒸发掉时，富含乙醇的细胞崩溃，沿着斜面产生热脉动。随后，热模式变得类似于纯水滴的热模式。研究还发现，热溶质驱动的振荡对流随衬底温度的升高而增加。尽管在对流动力学的复杂性，蒸发速率表现出在归一化时间在不同的基板温度，可以表示为分段线性拟合在蒸发的早期和后期阶段的普遍行为。
2020-03-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Freezing of sessile droplet and frost halo formation
本文研究挥发性固着液滴冻结时的霜环形成机制，通过蒸发与凝结通量分析揭示湿度、挥发性和基底热导率对霜环演化及冻结时间的影响。
2023-12-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Comparison of the lateral retention forces on sessile and pendant water drops on a solid surface
我们提出了一个简单的实验，演示了如何水滴挂在树脂玻璃表面（悬垂下降）的经验，横向保持力是相当的，在某些情况下大于，横向保持力的下降休息在顶部的表面（固着滴）。这个实验也提供了一个简单的二维科里奥利效应的演示。
2015-05-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Coalescence of immiscible sessile droplets on a partial wetting surface
本文通过实验与理论研究了部分润湿表面上两个不互溶液滴的聚并过程，将其划分为液桥生长、振荡和复合液滴回缩三个阶段，并揭示了界面张力对振荡的阻力作用及接触线附近的粘性阻力集中机制。
2023-09-22 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
Line tension from dual-geometry sessile droplet measurements: Combining contact-angle size-dependence data for axisymmetric and cylindrical droplets to determine the line tension
通过热力学分析，提出一种结合轴对称和圆柱形液滴接触角尺寸依赖性数据的新技术，以在主导阶提取接触线贡献并准确确定线张力。
2025-03-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
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
Growth of solid conical structures during multistage drying of sessile poly(ethylene oxide) droplets
在环境条件下蒸发干燥期间，在初始浓度$c_0$的范围内监测平均分子量为100 kDa的聚（环氧乙烷）水溶液的固着液滴。对于具有$c_0 \geq 3%$的所有液滴，在生长阶段期间形成中心锥形结构，其可以是中空的并且比初始液滴高近50%。尽管已经使用预测液滴在生长阶段（L）期间具有恒定表面积的表皮屈曲模型解释了玻璃形成聚合物的表面相似结构的形成。Pauchard和C.阿兰，欧罗巴。信件：2003，62，897-903），我们证明该模型在此不适用，因为表面积显示在所有$c_0$的生长期间增加。我们解释我们的实验数据，使用建议的干燥和沉积过程，包括四个阶段：固定干燥;后退接触线;自助增长，在此期间，液滴被解除后，新鲜沉淀的固体;和后期干燥。我们的模型的其他预测，包括一个标准，预测是否会形成一个锥形结构，比较有利的观察。我们讨论了如何具体的化学和物理性质的PEO，特别是其两亲性，其倾向于形成结晶球晶，而不是在高浓度和其异常的表面张力值MW = 100 kDa的无定形玻璃可能是至关重要的，所观察到的干燥过程。
2010-03-26 cond-mat.soft physics.chem-ph
Coalescence-induced alignment of anisotropic particles in drying sessile droplets
Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy (IET-2)（亥姆霍兹埃尔朗根-纽伦堡可再生能源研究所（IET-2））；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）
该研究通过介尺度模拟揭示了干燥悬垂液滴聚并及蒸发对各向异性粒子取向的影响，推导了几何标度，明确接触角调控取向保持效果，为印刷材料性能调控提供了依据。
2026-08-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporation of initially heated sessile droplets and the resultant dried colloidal deposits on substrates held at ambient temperature
本研究的实验和数值研究的蒸发和由此产生的图案的干燥沉积物的含水胶体固着液滴，当液滴最初被提升到一个高温，然后被放置在基板上保持在环境温度下。然后释放系统进行自然蒸发，而不施加任何外部扰动。红外热成像和光学轮廓作为重要的工具，分别用于界面温度测量和咖啡环尺寸的量化。最初，一旦液滴沉积在衬底上，就沿着液-气界面存在显著的温度梯度，这触发了沿着液-气界面从液滴顶部朝向接触线引导的马兰戈尼应力诱导的再循环流。因此，流动方向与常规衬底加热情况下所见的方向相反。有趣的是，该温度梯度迅速衰减-在总蒸发时间的前10%内，并且液滴-基底系统此后与环境达到热平衡。尽管温度梯度快速衰减，但咖啡环尺寸显著减小，导致内部沉积。这种抑制的咖啡环效应是由于这样的事实，即最初的马兰戈尼应力引起的再循环流持续到蒸发的最后阶段，即使在界面温度梯度消失。这基本上是液体惯性的结果。总体而言，连同一个新的实验条件下，本调查揭示了一个独特的性质Marangoni应力诱导流在干燥液滴和其作用，影响相关的胶体沉积物，这是以前没有探索。
2020-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Influence of fluid flows on electric double layers in evaporating colloidal sessile droplets
建立了一个描述带电胶体粒子在带电金属基底上的蒸发液滴中的输运模型。该模型考虑了胶体颗粒的电荷以及胶体颗粒和溶剂分子上的活性基团电解解离产生的小离子。我们采用了一个系统的自洽泊松和Nernst-Planck方程的电势和平均浓度的胶体粒子和离子与适当的边界条件。采用纳维-斯托克斯方程、热传导方程和蒸汽在空气中的扩散方程分别描述了蒸发器内的流体动力学、温度分布和蒸发过程。所开发的模型是用来进行第一性原理数值模拟的带电二氧化硅胶体粒子在蒸发水液滴的传输。我们发现双电层可以被足够强的流体流破坏。
2022-03-11 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Heterogeneous Nucleation and Growth of Sessile Chemically Active Droplets
本研究通过连续场论和数值模拟，发现化学反应抑制液滴成核而吸引性壁增强成核，二者耦合导致偏离球形帽的形态，对理解细胞及化学工程应用有重要意义。
2024-03-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Morphology of Evaporating Sessile Microdroplets on Lyophilic Elliptical Patches
液滴的蒸发发生在各种各样的自然和技术过程中，例如医疗诊断，农业，食品工业，印刷和催化反应。研究了蒸发液滴在不同接触角的椭圆片表面上的不同形态。我们进行实验来观察这些形态，并使用数值计算来预测修补表面的影响。我们观察到，调整补丁的几何形状提供了对液滴形状的控制。在实验中，将不同体积的液滴放置在不同纵横比的椭圆形化学贴片上，并使用激光扫描共聚焦显微镜进行3D成像，提取液滴形状。在相应的数值模拟中，我们最小化的液滴的界面自由能，采用表面进化。数值结果与我们的实验数据定性一致，可用于微图案化结构的设计，可能建议或排除某些特定应用的形态。然而，实验结果显示钉扎和接触角滞后的影响，这是明显的数值能量最小化缺席。工作的高潮形态图的纵横比与相对体积参数空间，比较预测与测量。
2020-02-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
How does gravity influence freezing dynamics of drops on a solid surface
水滴结冰是我们日常生活中常见的现象。在自然场景和工业生产中，不同的表面倾角会给冻结液滴带来不同的变形和冻结动力学。我们探讨冻结的悬垂和固着液滴在不同的键数制度。通过考虑液滴形态、冻结前沿动力学和冻结时间，分析了重力对液滴冻结过程的影响。结果表明，重力可以通过改变初始液滴的形状来显著影响液滴的冻结过程，从而分别导致悬垂液滴和固着液滴的扁平或伸长。我们发现，液滴的初始几何形状是最重要的参数，它完全控制液滴冻结。尽管在初始液滴形状的显着差异，一些显着的相似之处已被发现为悬垂和固着液滴在小和大的邦德数。冻结液滴的最终高度与其初始高度成线性比例。冰-液-气接触线的时间演化再现幂律$t^{0.5}$，但明显快于Stefan 1-D结冰锋传播。因此，冻结液滴的时间比Stefan模型预测的要快，并且发现它通过简单的幂律依赖于初始液滴高度和基底半径。
2022-10-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Soluto-thermo-hydrodynamics influenced evaporation of sessile droplets
本文从实验和理论两方面探讨了固着盐水液滴的蒸发动力学。观察结果表明，溶剂化离子的存在导致调制蒸发动力学，这是进一步的表面润湿性的函数。在亲水性表面上，增加盐浓度导致蒸发速率增加，而在超疏水性表面上，它首先随着浓度增加和减少。此外，蒸发状态恒定接触角或恒定接触半径的性质和程度取决于盐浓度。基于通过显微镜观察到的液滴内晶体成核行为，解释了超疏水表面上的蒸发减少。注意到PdR扩散驱动的蒸发模型不能预测调制的蒸发速率。此外，由于溶剂化盐引起的表面张力和静态接触角的变化也不能解释改进的蒸发行为。使用PIV观察液滴内产生的内部平流，并取决于盐浓度。平流动力学已被用来解释和量化的改进的蒸发行为，通过呼吁界面剪切修改的Stefan流的概念，蒸发液滴周围。分析导致蒸发率的准确预测。此外，另一个缩放分析已被提出，表明系统内的热和溶质Marangoni平流导致的平流行为。分析还表明，主导模式是溶质平流和理论预测的内环流速度具有良好的精度。这一发现对微流体传热和物质传输系统具有重要意义。
2019-11-25 cond-mat.soft physics.app-ph 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
Coffee stain effect on a fibre from axisymmetric droplets
在过去的几十年里，人们对所谓的咖啡渍效应进行了深入的研究，但大多数研究都集中在固着液滴上。本文分析了悬浮颗粒在固着液滴和轴对称液滴中沉积在纤维上的差异的来源。首先，我们模拟的形状下降的纤维和它的蒸发通量与一些近似推导出分析计算。然后，对于钉扎接触线，我们解决了在润滑近似下的液相流体动力学方程，以确定流向接触线的流速。我们评论这些结果通过比较类似的蒸发条件下的固着滴，我们表明，基板曲率起着作用的接触线脱钉，局部蒸发通量，和液体流场。平流和布朗运动之间的竞争表明，颗粒向接触线的运输发生在一个体积中，该体积位于纤维上的液滴的接触线附近。因此，与固着液滴相比，纤维几何形状在接触线处诱导较弱的颗粒积聚，从而导致实验观察到的更均匀的沉积。
2023-01-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Worm-like instability of a vibrated sessile drop
研究了垂直正弦振动对沉积在固体基底上的低表面张力液滴（乙醇）的影响。在振幅和频率的精确范围内，液滴表现出具有强对称性破缺的戏剧性蠕虫状形状不稳定性，与Pucci等人（Phys. Rev. Lett.，106（2011）024503）。然而，我们的系统的几何形状要简单得多，因为它不涉及液体-液体-空气接触线的振荡和变形。我们表明，法拉第波出现在液滴的表面上控制其形状，我们绘制了系统的相图的不稳定性。一个简单的理论模型使我们能够推导出液滴的伸长和法拉第波的振幅之间的关系，与这两个量的测量结果非常一致。
2016-11-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rapid Polymorphic Screening using Sessile Microdroplets: Competitive Nucleation of Mannitol Polymorphs
本研究开发了一种基于收缩固着微液滴的快速多晶型筛选方法，解决了传统微流控中液滴不结晶的问题，并通过对D-甘露醇多晶型竞争成核的研究，验证了该方法在药物筛选和基础机制理解方面的潜力。
2024-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Convection-dominated dissolution for single and multiple immersed sessile droplets
我们数值研究单个和多个液滴溶解液滴组成的较轻的液体溶解在一个较密的主机液体。浮力的重要性通过瑞利数Ra来量化，瑞利数Ra是浮力除以粘性阻尼力。在这项研究中，Ra从0.1到400跨越了近40年。我们专注于如何的质量通量，其特征在于舍伍德数Sh，和流动形态取决于Ra。对于单个液滴溶解，我们首先示出了Sh（Ra）标度从恒定值到$Sh\sim Ra^{1/4}$的转变，这证实了Dietrich等人的实验结果（J. Fluid Mech.，vol. 794，2016，pp. 45- 67）。两种不同的制度，即扩散和对流为主的制度，表现出不同的流动形态：当Ra>=10，浮力羽流是清晰可见的，形成鲜明对比的纯扩散情况下，在低Ra。对于多液滴溶解，众所周知的屏蔽效应在低Ra下起作用，使得溶解速率与单液滴情况相比更慢。然而，在高Ra下，对流变得越来越占主导地位，使得集体羽流增强质量通量，并且显著地，多个液滴比单个液滴溶解得更快。这也已经在Laghezza等人的实验中发现（软物质，第12卷，2016年，第12页）。5787- 5796）。我们解释这种增强的形成一个单一的，更大的羽流，而不是几个单独的羽流。此外，存在最佳Ra，在该Ra处增强最大化，因为单个羽流在较大Ra处较窄，这因此阻碍了增强。我们的研究结果表明，在集体液滴溶解，这是合并的羽流，导致非平凡的现象，对比屏蔽效应的新机制。
2019-11-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Interfacial flows in sessile evaporating droplets of mineral water
本研究通过对比超纯水与不同矿化度矿泉水蒸发液滴，发现少量离子污染会显著改变液滴内流动模式，揭示了界面流机制的复杂性。
2025-03-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Analysis of Profile and Morphology of Colloidal Deposits obtained from Evaporating Sessile Droplets
我们的实验研究的轮廓和形态的环状沉积物蒸发后得到的固着水滴含有聚苯乙烯胶体颗粒的亲水性玻璃基板上。特别是，颗粒尺寸和浓度的耦合效应进行了研究。在光学显微镜下定性观察沉积物，并通过光学轮廓仪测量环的轮廓。环的轮廓类似于部分环面形状的所有情况下的颗粒尺寸和浓度。发现环表面的裂纹仅在较小的颗粒尺寸和较大的浓度下发生。我们绘制了一个区域图来分类三种沉积类型-不连续单层环，连续单层环和多层环-颗粒浓度-颗粒尺寸平面。我们的数据表明，对于给定的颗粒尺寸（浓度），单层环形成的临界浓度（颗粒尺寸）的可能存在。对于较大的颗粒尺寸，颗粒之间的浸没毛细力占主导地位，有助于形成颗粒的单层环。在单层环的情况下，聚集在环中的颗粒的相对质量较小。我们测量的宽度和高度的环，并表明，它们的规模与颗粒浓度的幂律的多层环。这种缩放证实了现有的基于连续介质的理论模型。我们简要地讨论了沉积物的生长与收缩的自由表面的相互作用对环的尺寸和轮廓的影响。本研究结果有助于理解环的形成过程，并将有助于指导设计的自组装胶体颗粒形成的蒸发液滴。
2019-03-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Stokes flows in a sessile hemispherical drop due to evaporation and surface tension gradient
Shubnikov Institute of Crystallography, Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC‘Kurchatov Institute’（舒布尼科夫晶体学研究所，俄罗斯国家研究中心库尔恰托夫研究所晶体学与光子学库尔恰托夫综合体）
研究蒸发和表面张力梯度作用下 sessile 半球形滴中粘性流体的流动，揭示了无滑动条件与蒸发速率的刚性关系，提出临界 Marangoni 数的新的理解。
2026-02-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-assembled filament layers in drying sessile droplets: from morphology to electrical conductivity
Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy (IET-2), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心埃尔朗根-纽伦堡亥姆霍兹可再生能源研究所）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·阿列克桑德大学）
研究通过调节蒸发机制，控制纤维沉积形态，从而优化导电网络的电导率和渗透阈值。
2026-02-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-sorting of Bi-dispersed Colloidal Particles near Contact Line of an Evaporating Sessile Droplet
我们调查沉积模式和相关的形态蒸发后形成的水液滴含有单分散和双分散的胶体颗粒。特别是，基板加热和颗粒直径的综合效果进行了研究。我们采用高速可视化，光学显微镜和扫描电子显微镜来表征蒸发液滴，颗粒运动，和沉积物的形态，分别。在单分散胶体颗粒的情况下，较小和较大的颗粒分别在非加热表面上形成内部沉积物和典型的环。在较大的衬底温度下，形成具有内部沉积物的薄环，这可以通过接触线的自钉扎和颗粒从接触线到液滴中心的平流来解释。在双分散的胶体颗粒的情况下，环内的胶体颗粒的自分选在较大的基板温度下发生。与较大直径的颗粒相比，较小的颗粒沉积在最外边缘处，并且在接触线附近的停滞区域中的这种优先沉积是由于基板上方的液体-气体界面的空间变化的高度。分选发生在较小和较大颗粒的直径的较小比率下。在较大的衬底温度和较大的比率下，颗粒不会被分选并且彼此混合。我们的测量结果表明，存在一个临界衬底温度以及直径比，以实现分选。我们提出了制度地图基板温度颗粒直径和基板温度直径比平面单分散和双分散的解决方案，分别。
2018-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Behaviour of flexible superhydrophobic striped surfaces during (electro-)wetting of a sessile drop
我们在这里研究的微观变形的弹性薄板构成的超疏水基板在不同的润湿条件下的固着液滴使用电润湿。使用共焦显微镜的变形轮廓的薄片进行实验评估。这些实验结果，然后解释使用变分原理形式主义的框架内的线性弹性。我们发现，局部变形的薄片主要是由净水平分量的毛细作用力作用在其顶部由于钉扎液滴接触线控制。我们还讨论了电润湿的间接作用，在支配的弹性层的变形特性。一个重要的结论是，小挠度假设，这是经常使用的文献中，未能提供一个定量的描述的实验结果，一个完整的解决方案的非线性控制方程是必要的，以描述实验获得的偏转轮廓。
2019-08-12 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
Coalescence of polymeric sessile drops on a partially wettable substrate
在浓度比为$c/c^* \sim 1$时，固着聚合物液滴在部分润湿的基底上的聚结表现出从惯性到粘弹性的转变。我们的研究结果揭示，不断增长的桥梁高度的时间演变遵循幂律行为$t^b$，这样的系数$b$连续减少从2/3的惯性制度（$c/c^*<1$）的粘弹性制度（$c/c^*>1$）的渐近值为1/2。为了考虑流体弹性和粘弹性区域的特征时间尺度，采用线性的T-T本构方程，提出了润滑近似下的修正薄膜方程。通过使用步进显式格式求解修改的一维薄膜方程来评估液滴的时间演化。初始液滴形状通过重新排序以能量最小化来获得。数值计算结果与实验结果吻合较好。
2021-11-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
3D spherical-cap fitting procedure for (truncated) sessile nano- and micro-droplets & -bubbles
在研究固定在基底上的纳米气泡、纳米液滴或纳米透镜时，球帽的横截面被广泛应用于从原子力显微镜（AFM）形貌图像中提取几何信息。在本文中，我们已经开发了一个全面的三维球冠拟合程序（3D-SCFP），从AFM图像中提取完整或截断球冠的形态特征。我们的程序集成了几种先进的数字图像分析技术，构建一个三维球冠模型，从该模型中的纳米结构的几何参数是通过一个简单的算法自动提取。该程序考虑了所有有效的数据点在三维球冠模型的建设，以实现高保真的形态分析。我们比较我们的三维拟合程序与常用的二维截面轮廓拟合方法，以确定完整的球冠和截短球冠的接触角。3D-SCFP的结果是一致的和准确的，而2D拟合在选择横截面时是明显任意的，并且可以基于拟合的数据点的数量少得多，另外还偏向球冠的顶部。我们期望开发的三维球帽拟合程序将在成像分析中找到许多应用。
2017-06-05 cond-mat.soft physics.data-an
Nanoparticles modulate contact angle hysteresis in electrowetting
接触线的钉扎不利地影响固着液滴的电润湿性能。在本文中，我们报告的电润湿滞后特性的100 mM水。KCl固着液滴置于疏水PDMS表面上。进一步研究了纳米颗粒对外加电势下接触角滞后的影响。该研究揭示了接触角滞后在纳米颗粒浓度超过一定阈值时减小。因此，液滴中的纳米颗粒悬浮液可用于增强或抑制热点冷却期间的电润湿滞后和相应的热传递速率。
2019-01-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The influence of van der Waals forces on droplet morphological transitions and solvation forces in nanochannels
当增加液滴体积时，观察到放置在纳米通道中的液滴的固着和透镜形状之间的形态学相变。在宏观和介观的方法，该系统的相图进行了讨论。在介观层次上，范德华力通过作用在通道壁和液滴之间的有效界面势来考虑。我们讨论的接触角依赖于液滴的体积和壁之间的距离，这个角度原来是小于宏观的杨氏角。液滴的存在引起作用在通道壁之间的溶剂化力。它既可以是吸引的，也可以是排斥的，这取决于通道的宽度。
2013-07-18 cond-mat.soft
Flattened and wrinkled encapsulated droplets: Shape-morphing induced by gravity and evaporation
本文研究含HFBI疏水蛋白的悬浮液滴蒸发时的形态变化，发现座滴在顶点附近扁平皱缩而悬垂液滴在接触线附近周向起皱，并通过重力-弹性-毛细管模型揭示了重力方向对液滴形状变形的关键作用。
2023-05-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
