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
Cassie-Wenzel transition of a binary liquid mixture on a nano-sculptured surface
研究了对称二元液体混合物与纳米波纹壁接触时的Cassie-Wenzel相变。该微阵列由具有方形截面的纳米凹坑的周期性阵列组成。基底势是Lennard-Jones相互作用的总和，描述了壁粒子$C$和流体粒子之间的成对相互作用。该液体由两种颗粒$A$和$B$组成，它们具有相同的尺寸和相等的$A - A$和$B - B$相互作用。液体颗粒之间也通过$A - B$ Lennard-Jones势相互作用。我们采用经典的密度泛函理论来确定与纳米波纹表面接触的二元液体混合物的平衡结构。液体侵入坑的研究作为各种系统参数的函数，如液体的成分，各种颗粒间相互作用的强度，以及坑的几何参数。二元液体混合物被认为是在其混合液-气共存。对于不同的参数集的Cassie-Wenzel过渡，以及为两个相应的热力学状态的亚稳性所获得的结果进行了比较与宏观预测，以检查暴露于纳米级约束系统的宏观理论的有效性范围。与宏观理论不同的是，发现Cassie-Wenzel转变不能基于宏观理论内的单个参数（例如接触角）的知识来预测。
2019-10-30 cond-mat.soft physics.comp-ph
Transition from Cassie to Wenzel state in patterned soft elastomer sliding contacts
在本文中，我们提出了一个实验和理论分析之间的接触形成一个光滑的弹性体透镜和弹性体基板微图案与六角形阵列的圆柱形支柱。我们表明，使用JKR模型加上一个完整的描述之间的支柱，顶部之间的过渡到完全接触的衬底的变形时，正常负载增加到一个很好的预测阈值以上。我们还表明，以上的发病充分接触，充分接触的面积的演变是服从一个简单的缩放。
2012-01-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Fully reversible transition from Wenzel to Cassie-Baxter states on corrugated superhydrophobic surfaces
织构表面上的液滴根据其润湿状态表现出不同的动力学行为。当它们由复合固-液-气界面支撑时（Cassie-Baxter状态），它们是极其移动的，而当它们完全润湿纹理化表面时（Wenzel状态），它们是不移动的。通过在这两种状态之间可逆地切换，将有可能实现对流体动力学的大的控制。不幸的是，这些润湿转变通常被表面能屏障阻止。我们在这里展示了一个新的和简单的设计范例，包括适当的纵横比的平行凹槽，允许一个受控的，无障碍的，可逆的切换的润湿状态时，应用电润湿。我们报告了一个直接观察的无势垒的动力学路径之间的温泽尔（塌陷）和Cassie-Baxter（暂停）状态的可逆过渡，并提出了一个理论，占这些过渡，包括详细的格子玻尔兹曼模拟。
2009-10-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Monostable Super Antiwettability
超抗润湿性是一种极端的润湿情况，其中液体停留在粗糙表面的顶部，即所谓的Cassie状态1。由于大大减少了固/液接触，它有许多应用，如防污2，3，液滴操纵4，5和自清洁6 -9。然而，超抗润湿性通常被环境干扰引起的刺穿转变破坏10 -16，而没有能量输入的反向转变从未被破坏12，17-21。在这里，我们通过控制实验表明，有一个“单稳态”区域中的相位空间的后退接触角和粗糙度参数（刺穿）Wenzel和Cassie状态之间的转换可以是可逆的。我们描述的过渡机制，并建立一个简单的标准，预测实验观察到的Wenzel-Cassie转换不同的液体放置在微柱图案化基板。这些结果对超抗湿表面的设计和工程应用具有指导意义。
2016-05-17 cond-mat.soft
Bouncing or sticky droplets: impalement transitions on superhydrophobic micropatterned surfaces
当液滴撞击疏水性粗糙表面时，它可以从表面反弹（fakir液滴）或被刺穿并强烈地粘在表面上（Wenzel液滴）。对模型微加工表面的跌落冲击和准静态“加载”实验的分析允许清楚地识别阻碍刺穿过渡的力。提出了一个简单的半定量模型来解释所观察到的表面形貌和法克尔非润湿状态的鲁棒性之间的关系。在微流体和自清洁表面的制造中的潜在应用的启发下，我们最后提出了一些设计鲁棒超疏水表面的指导方针。
2005-10-28 cond-mat.soft
Slippage of water past superhydrophobic carbon nanotube forests in microchannels
在这封信中，我们提出了一个实验表征的超疏水表面的碳纳米管森林，纳入微通道的液体流动滑移。我们利用微PIV（粒子图像测速）技术，以实现准确测量表面流体动力学特性所需的流量剖面上的亚微米分辨率。我们证明边界上的卡西超疏水状态，与几微米的滑动长度，而消失的滑动长度被发现在Wenzel状态，当液体的表面。改变我们的碳纳米管森林为基础的超疏水表面的横向粗糙度尺度L，我们证明了滑动长度与L线性变化，与理论预测的图案化表面上的滑动。
2006-09-02 cond-mat.soft
Freezing-Melting Mediated Dewetting Transition for Droplets on Superhydrophobic Surfaces with Condensation
Tianjin University（天津大学）
本研究提出冻结-融化策略，实现超疏水表面液滴从Wenzel到Cassie-Baxter状态的去湿转变，分析了冷凝引发的湿性转变及不同表面结构对液滴行为的影响。
2026-02-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Wetting and cavitation pathways on nanodecorated surfaces
在本文中，我们通过自由能分子动力学模拟研究了纳米装饰表面上蒸汽泡的润湿和成核。结果揭示了超疏水性的稳定性淹没表面与纳米级波纹。的凹进的几何形状下的空腔的调查是能够维持一个封闭的气相内的表面粗糙度（Cassie状态）的疏水性和亲水性的液体和固体的组合。原子系统是纳米尺寸的;在这个尺度上，热激活事件可以发挥重要作用，最终决定卡西态的寿命。这种超疏水状态可以通过在大压力下完全润湿纹理（Cassie-Wenzel转变）或通过在负压下成核蒸汽泡（空化）来破坏。专门的罕见事件技术表明，由于复杂的表面几何形状，润湿和空化的几种途径是可能的。相应的自由能垒为100 kBT量级，并随压力变化.原子的结果被发现是在半定量符合宏观毛细理论。然而，后者不能捕获的密度波动，这决定了在负压（液体旋节线）的限制液相的不稳定。
2016-12-06 cond-mat.soft
Spontaneous Recovery of Superhydrophobicity on Nanotextured Surfaces
粗糙或纹理化的疏水表面被称为超疏水性，因为它们具有许多理想的特性，如拒水性和界面滑动性。超疏水性源于对水润湿表面纹理的厌恶，使得处于超疏水“Cassie状态”的水滴仅接触粗糙疏水表面的尖端。然而，超疏水性是非常脆弱的，并且可以由于表面纹理的润湿而分解，以在各种条件下产生“Wenzel状态”，例如升高的压力或液滴冲击。此外，由于阻碍反向（去湿）转变的大能量势垒，这种超疏水性的破坏被广泛认为是不可逆的。使用分子模拟结合增强的采样技术，在这里，我们表明，在具有纳米级纹理的表面上，水密度的波动可以导致减少自由的能量障碍，通过规避经典的去湿途径。特别是，波动介导的去湿路径涉及不同的去湿形态之间的许多过渡，每个过渡降低抗去湿。重要的是，了解去湿的机械途径及其对压力的依赖性，使我们能够增加表面纹理设计，从而完全消除去湿的障碍，并且Wenzel状态在环境条件下变得不稳定。这种坚固的表面，违背了经典的预期，可以自发地恢复其超疏水性，可能具有广泛的重要性，从水下操作到相变传热应用。
2015-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Effect of substrate topography, material wettability and dielectric thickness on reversible electrowetting
Kavousanakis等人最近的实验，Langmuir，2018 [1]表明，超疏水表面上的可逆电润湿可以通过使用厚的固体介电层（例如数十微米）来实现。它也已被证明，通过平衡（静态）计算，当电介质层是足够厚的静电压力沿液滴表面平滑地分布，从而可以防止不可逆的Cassie到Wenzel润湿过渡。在目前的工作中，我们进行更现实的，动态模拟的静电诱导的超疏水表面上的传播。为此，我们采用了一种有效的数值方案，使我们能够充分考虑到固体基板的地形。我们详细研究了基板的各种特性（即电介质厚度，几何形状和材料润湿性）的作用，并提出了相关的流图所产生的润湿状态。通过我们的动态模拟，我们确定的条件下，它是可能实现可逆的电润湿。我们发现不仅塌陷（Cassie-Baxter到Wenzel）转变而且基底的接触角滞后显著影响可逆性。
2018-07-27 cond-mat.soft
A General Model for Static Contact Angles
针对静态接触角受实际因素影响的问题，本研究扩展Young的局部热力学方法，提出统一易用模型，覆盖通用几何形貌与浸润程度，恢复经典润湿极限、解释中间状态并识别新的逆Wenzel极限状态，为稳健应用设计提供指导。
2025-09-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Topography- and topology-driven spreading of non-Newtonian power-law liquids on a flat and a spherical substrate
在毛细管控制的铺展机制下，对非牛顿幂律流体的帽状球形液滴在粗糙表面和粗糙表面上的铺展进行了理论研究。考虑尺度远大于基底粗糙度的液滴。粗糙基底上的平衡接触角由Wenzel和Cassie-Baxter模型模拟。只考虑了液滴体积内的粘性能量耗散，而忽略了衬底织构内的吸渗耗散。然后，采用能量平衡法推导出了接触角的演化方程。当平衡接触角消失时，液滴动态接触角$θ$的弛豫服从幂律衰减规律$θ\sim t^{-α}$，但球形基底上Wenzel模型的牛顿和非牛顿剪切稀化液体除外。Wenzel模型的非牛顿剪切增稠液体在球形基底上的扩展指数$α$大于其它模型的扩展指数。Wenzel模型的牛顿液体在球形基底上的弛豫甚至更快，显示出指数弛豫。Wenzel模型的非牛顿剪切稀化液体在球形基底上的弛豫最快，并在有限时间内完成。因此，基底的形貌（粗糙度）和拓扑（平坦到球形）加速了液滴的扩散。
2017-11-21 cond-mat.soft
The collapse transition on superhydrophobic surfaces
我们研究了超疏水表面上缓慢蒸发的微米级液滴的Cassie-Baxter和Wenzel态之间的转变。在二维情况下，分析结果表明，有两个崩溃机制。对于长柱，当液滴能够克服由疏水柱呈现的自由能势垒时，液滴塌陷。对于短柱，随着液滴失去体积，其曲率增加，允许其接触柱下方的表面。我们强调的重要性，接触线撤退的表面作为下降变得越来越小：这往往先发制人的崩溃。在准三维模拟中，我们发现了类似的行为，具有附加特征，即液滴可以从除了外围柱之外的所有柱上脱钉，使得其基部类似于倒置的碗。
2008-03-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Drop Impact on Two-Tier Monostable Superrepellent Surfaces
超排斥性是一种有利的非润湿情况，其特征在于具有极低粘附力的显著减少的固体/液体接触区域。然而，跌落冲击通常带来与相当增强的水亲和力相关的接触区域的显著延伸，这使得超疏水性不可逆地破坏。在这里，我们报告了一个替代的结果，重复Cassie-Wenzel-Cassie（CWC）润湿状态在微观尺度上的转变发生时，一滴影响两层超疏水表面，表现出鲜明的对比，以传统的观点。定量分析了材料参数对冲击动力学的影响。我们证明，自清洁和滴状冷凝显着受益于这一结果-污垢颗粒或小液滴在深纹理可以通过过渡带走。本研究的结果为设计功能性超拒避材料提供了理论依据。
2019-06-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Correlation between surface topography and slippage: a Molecular Dynamics study
使用分子动力学模拟的聚合物液体流过平面和图案化的表面，我们调查的影响，润湿性和压力的滑移和摩擦在固液界面。对于一维矩形凹槽，我们观察到Wenzel状态（液体填充凹槽）和Cassie状态（液体支撑液体且凹槽填充蒸汽）之间的逐渐交叉。使用两个独立的流动设置，我们表征的滑移长度，$δ$，和位置，$z_\textrm{h}$，在该粘性和摩擦应力平衡根据Navier的部分滑移边界条件的近表面流。该流体动力学边界位置取决于通道内的压力，并且可以位于波纹表面上方。在Cassie状态下，我们观察到，边界的边缘有助于摩擦。
2013-02-21 cond-mat.soft
Surface evolver simulations of drops on microposts
超疏水表面设计中的一个重要特征是它们对从Cassie-Baxter配置到Wenzel状态的崩溃的鲁棒性。在这样的转变时，表面失去其低粘附力和摩擦力的性质。我们描述了如何调整Surface Evolver算法来预测任意形状柱子上塌陷过渡的参数和机制。特别是，贡献的自由能评估的固体-液体表面减少到线积分，得到良好的收敛。该算法是验证直，垂直和倾斜，职位。数值计算结果表明，这些是更有效的稳定的Cassie状态比直的职位，并确定是否接口第一depins从后侧或后提示。
2012-07-16 cond-mat.soft
Obtaining superhydrophobicity using commercial razor blades
由于超疏水特性是通过在液滴下方形成由固体和空气组成的复合表面而出现的，因此已经制造了大量可以捕获空气的粗糙表面。最近，平衡接触角小于90度的材料上的空气捕获通过制造适当的结构来实现，该结构在该条件下导致能量稳定性。虽然这些方法是在静态和平衡条件的假设下提出的，但本研究通过液滴沉积和液滴撞击实验采取动态和非平衡方法。通过采用由市售不锈钢剃刀刀片组成的测试表面，我们表明钉扎效应在“亲水性”基材上带来约160度的表观水接触角。我们称这种状态为“非平衡Cassie态”，并给出了理论解释。此外，在适度的韦伯数的范围内，这些表面上的液滴的冲击的动态特性进行了讨论。
2015-08-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Quantifying Wetting Dynamics with Triboelectrification
润湿通常被认为是材料的固有表面特性，但确定其演变是复杂的，其复杂的依赖于整个尺度的粗糙度。Wenzel状态，其中液体与粗糙基底紧密接触，以及Cassie-Baxter状态，其中液体坐在粗糙体之间形成的气穴上，只是众多润湿行为中的两种状态。此外，从Cassie-Baxter状态到Wenzel状态的转变决定了完全不同的表面性能，例如抗污染、抗结冰、减阻等;然而，关于在几种润湿模式之间的时间期间如何发生转变知之甚少。在本文中，我们表明，润湿动力学可以准确地量化和跟踪使用固液摩擦起电。理论基础揭示了表面微/纳米几何形状如何调节稳定性/渗透，也表明了我们的理论方法在理解润湿转变的一般性。
2022-05-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Fall and rise of small droplets on rough hydrophobic substrates
图案化疏水基底上的液滴通常以Wenzel或Cassie状态观察到。在这里，我们表明，对于液滴的可比尺寸的粗糙度尺度的一个额外的本地平衡态存在，液滴是沉浸在纹理中，但尚未接触的底部凹槽。在蒸发时，处于这种状态的液滴进入Cassie状态，从而产生一种全新的自清洁机制。该效果是通用的字符，并预计将发生在任何疏水毛细管润湿的情况下，其中涉及一个球形的液体储存器。
2010-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Drop-Wise and Film-Wise Water Condensation Processes Occurring on Metallic Micro-Scaled Surfaces
研究了相同形貌的硅烷化（超疏水）和氟化（超疏油）微粗糙铝表面上的水凝结。超疏水表面上的冷凝通过膜状机制发生，而在超疏油表面上，它是滴状的。冷凝的途径的差异是由于各种能量障碍分离的Cassie和Wenzel润湿状态的调查表面上。超疏油表面固有的较高屏障促进了滴状冷凝。三阶段动力学的超疏油表面上冷凝液滴的增长报告和讨论。
2018-03-15 cond-mat.soft physics.app-ph
Design of a robust superhydrophobic surface: thermodynamic and kinetic analysis
超疏水表面的设计是一个广泛研究的课题，但目前的研究仅限于高冲击速度下的应用（对于几个m/s量级的雨滴），对于涉及准静态液体传输的应用，鲁棒性的本质还有待分析。从热力学和力学的双重角度分析了稳健性对于准静态跌落冲击的重要意义，并在此基础上，提出了一种新的稳健性设计方法。对于Youngs接触角大于90°和正方形微柱几何形状的表面，我们表明，当中间润湿状态时，（下垂状态）阻碍转变为湿润状态（Wenzel态）。从力学的角度出发，我们利用现有的科学数据证明，具有任何拓扑结构的表面必须承受117 Pa的压力才能坚固。最后，确定了表面特性的允许值，这确保了热力学（下垂状态的形成）和力学（承受117 Pa）的鲁棒性。
2014-12-17 cond-mat.soft physics.chem-ph
Solution landscape of droplet on rough surfaces: wetting transition and directional transport
本研究针对粗糙表面液滴多稳态及定向输运问题，提出相场鞍点动力学方法构建柱状基底的润湿解图景，揭示了全范围Cassie-Baxter、Wenzel态与转变路径，并阐明两类表面的定向输运机制。
2024-10-07 cond-mat.soft
Wetting on Nanorough Surfaces
在这封信中，我们提出了一个自由能的方法来纳米结构表面附近的流体动力学。该模型既考虑了表面附近的静态相平衡（润湿角，Cassie-Wenzel转变），也考虑了边界处的动态性质，如液体滑移。这种方法弥合了唯象相场方法和更宏观的格子玻尔兹曼模型之间的差距。
2009-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.class-ph
Droplet spreading and pinning on heterogeneous substrates
本文用扩散接触线的统计动力学方法分析了液滴在非均匀表面上的接触角。应用非局部弹性接触线的脱钉过渡和钉扎-脱钉动力学特征，得到了液滴最终半径和接触角的统计特性。这些性质不仅取决于无序强度和表面细节，而且还取决于液滴体积和无序相关长度。与Wenzel或Cassie/Baxter行为的偏差在小液滴体积和小接触角的情况下特别明显。
2012-07-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Can one predict a drop contact angle?
由于疏水和亲水表面的多方面技术应用，润湿现象的研究引起了极大的兴趣。由Wenzel以及后来由Cassie和Baxter提出的描述水滴在粗糙固体上的行为的理论方法被广泛使用并改进以表征水滴的表观接触角。然而，这些模型中隐含的平衡假设意味着，由于通常发生在异质表面上的强可折叠性，它们并不总是预测实验接触角。因此，迫切需要一种接触角的预测方案，以通过接触角测量来测量表面，并设计具有所需性质的超疏水和疏油表面，接触角滞后。本文采用蒙特卡罗模拟和弦方法相结合的方法计算了液滴在柱撑表面上沉积的自由能分布。对于分析的表面，我们表明，只有一个最小的自由能对应于超疏水润湿状态，而湿状态可以呈现多个极小值。此外，当表面粗糙度降低时，在自由能分布中观察到的局部最小值的量增加。
2021-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the Modeling of Droplet Evaporation on Superhydrophobic Surfaces
当一滴水放在粗糙表面上时，有两种可能的极端润湿状态：一种称为Cassie-Baxter（CB），其中气穴被困在液滴下方，另一种特征在于表面的均匀润湿，称为Wenzel（W）状态。研究这两种状态之间的转变的一种方法是通过蒸发实验，其中液滴开始于CB状态，并且随着其体积减小，穿透表面的凹槽，达到W状态。在这里，我们提出了一个理论模型的基础上的全球CB和W状态的界面能，使我们能够预测的热力学润湿状态的液滴为一个给定的体积和表面纹理。我们首先分析了表面几何参数对液滴最终润湿状态的影响，并表明它强烈依赖于表面纹理。然后，我们改变液滴的体积保持固定的几何表面参数，以模仿蒸发，并表明，液滴经历了从CB到W状态的过渡时，其体积减少，如实验中观察到的。为了研究润湿状态对液滴初始状态的依赖性，我们在三维空间中实现了细胞Potts模型。模拟结果表明，当初始状态为W时，与理论非常一致，但当液滴初始化为CB状态时，与先前的观察结果不一致，该观察结果表明CB状态在许多情况下是亚稳态的。模拟和理论模型都可以修改以研究其他类型的表面。
2015-10-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
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
Laser Patterning of Superhydrophobic transparent glass surfaces with anti-fogging and anti-icing applications
本研究通过飞秒激光图案化与氟化分子接枝，制备了超疏水透明玻璃，兼具防雾、防冰及高透光率，在恶劣环境下保持自清洁性能。
2025-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
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
Four stages of droplet spreading on a spherical substrate and in a spherical cavity -Surface tension vs line tension and viscous dissipation vs frictional dissipation-
对非牛顿幂律流体的帽状球形液滴在完全光滑球形基底上的铺展进行了理论研究。凸球面基板和凹球面腔与光滑或粗糙的表面被认为是。粗糙基底上的液滴由Wenzel或Cassie-Baxter模型建模。考虑了表面张力和线张力这两个铺展驱动力的来源。同时，考虑了块体内部的粘性耗散和接触线处的摩擦耗散两种能量耗散途径。一个组合理论的传播在一个球形基板上构建包括这四个因素。扩散过程分为四个阶段，每个阶段都由两种驱动力和两种耗散力之一控制。发现动态接触角$θ$在每个阶段具有特征时间（$t$）依赖性。它不一定遵循标准幂律$θ\sim t^{-α}$。相反，弛豫可以是幂律，其指数$α$不同于平坦衬底上的指数，或者其可以是指数的，或者其可以在有限时间内完成。因此，各种传播场景上的球形基板和球形腔的预测。
2018-12-15 cond-mat.soft
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
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
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
Contact Angle Hysteresis on Rough Surfaces Part II: Energy Dissipation via Microscale Interface Dynamics
表面的润湿行为是非常重要的各种应用，如超疏水表面，提高石油采收率，金属矿石开采和防冰表面等粗糙的表面，这是规则，而不是例外，设计纹理表面的润湿性能，以适应这些应用程序通常涉及生物模仿或试错。现有的润湿理论，如众所周知的Wenzel（1936）和Cassie & Baxter（1944）模型，不能预测润湿状态，重要的是，仅给出单个平衡角，而不是实际观察到的稳定的接触角（滞后）范围。在本文中，我们使用粗糙度尺度的机械能平衡（在第一部分中导出）结合基于开源软件（Surface Evolver（Brakke 1992））的微尺度界面动力学模拟来计算化学均匀粗糙表面上的界面运动过程中的能量耗散。该耗散用于仅根据表面粗糙度形貌和平衡接触角的知识来预测接触角滞后（CAH）。我们模拟的界面动力学与圆边正方形柱的周期性阵列装饰的表面，并表明，能量耗散的变化近似为$ϕlnϕ$与面积分数（$ϕ$），并成为零为$ϕ \to 0$。我们的方法预测的CAH与Forsberg等人的实验结果吻合良好。（2010），特别是在低面积分数。我们还计算CAH的接口移动在45 $°$的表面周期性的方向，表明实验测量括号0 $°$和45 $°$前进方向的结果。
2023-03-16 cond-mat.soft 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
Pathways to dewetting in hydrophobic confinement
液态水在疏水限制下相对于其蒸汽可以变得亚稳态。由此产生的去湿过渡往往阻碍了大的动力学障碍。根据宏观理论，这样的屏障来自于使跨越两个疏水表面之间的区域的临界蒸气管成核所需的自由能-具有较小半径的管塌陷，而较大半径的管生长以干燥整个受限区域。使用广泛的分子模拟水之间的两个纳米级的疏水表面，结合先进的采样技术，在这里，我们表明，表面间的分离，vanically有利于去湿，去湿的障碍不对应于形成（经典）的临界蒸汽管。相反，它对应于一个突然的过渡，从一个孤立的空腔附近的一个限制表面的间隙跨越蒸汽管已经大于宏观理论预期的临界蒸汽管。相应地，去湿势垒也小于经典的预期。我们发现，水密度波动的特殊性质邻近扩展疏水表面-即，观察低密度波动相对于高斯统计的可能性增强-促进这种非经典行为。通过稳定相对于蒸汽管的隔离腔，增强的水密度波动从而稳定新的路径，其绕过经典障碍并提供减小的抗去湿性。因此，我们的研究结果表明，波动在加速从超疏水表面上的Cassie-Wenzel转换到疏水驱动的生物分子折叠和组装的众多现象的动力学方面起着关键作用。
2015-02-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Wettability of reentrant surfaces: a global energy approach
在这项工作中，我们考虑了两种可能的润湿状态的液滴时，放置在基板上的Cassie-Baxter（CB）状态的Fakir配置与液滴驻留在粗糙度凹槽的顶部和Wenzel（W）状态的特征在于均匀润湿的表面。我们扩展了一个理论模型的基础上的全球界面能为两个国家研究的润湿行为的简单和双重凹入表面。由于与每个润湿状态相关联的能量的最小化，我们预测的热力学润湿状态的液滴对于一个给定的表面，并获得其接触角$θ_C$。我们首先使用这个模型来找到柱撑，简单和双重入表面，最增强$θ_C$的几何形状，并得出结论，这些表面的排斥行为是由高度和宽度之间的关系的重入。我们比较我们的结果与最近的实验，并讨论这种热力学方法的局限性。为了解决这些限制之一，我们实现蒙特卡罗模拟的细胞波茨模型在三维空间中，使我们能够调查的润湿状态的依赖性的初始状态的液滴。我们发现，当液滴被初始化在CB状态，它被困在一个局部最小值，并留在排斥行为的理论预测无关。当初始状态为W时，模拟结果与柱撑表面的理论吻合良好，但对于凹进表面，仅在少数情况下发生一致：对于大多数模拟几何形状，模拟中液滴达到的接触角高于模型预测的$θ_C$。此外，我们发现，模拟液滴的接触角时，放置在凹表面比柱撑表面具有相同的高度，宽度和柱间距更大。
2017-10-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Geometric and chemical non-uniformity may induce the stability of more than one wetting state in the same hydrophobic surface
它是建立粗糙度和化学起着至关重要的作用，在基板的润湿性能。然而，很少有研究系统地分析了织构分布的不均匀性和基材的表面张力对其润湿性能的影响。在这项工作中，我们研究这个问题的理论和数值。我们提出了一个连续的模型，该模型考虑到了在两种可能的润湿状态下创建液滴界面所需的总能量：Cassie-Baxter（CB）与液滴下方捕获的气穴;另一种特征在于表面的均匀润湿，Wenzel（W）状态。为了引入几何非规则性，我们假设柱高度和柱距离是高斯分布的，而不是具有恒定值。同样，我们假设表面上的杨氏角的非均匀分布，以考虑化学不均匀性。这允许通过改变分布的方差来改变无序的“量”。我们首先解决这个模型解析，然后我们也提出了一个数值版本，它可以应用于研究任何类型的混乱。在这两个版本中，我们采用相同的物理思想：这两种状态的能量被最小化，以预测对于给定的体积和表面纹理的液滴的热力学润湿状态。我们发现，无序的主要影响是诱导在同一基板上的两个润湿状态的稳定性。就无序对液滴接触角的影响而言，我们发现化学无序和柱距无序对液滴接触角的影响可以忽略不计。然而，在柱高度无序的情况下，观察到液滴的平均接触角随着无序量而增加。最后，我们调查如何区域的润湿状态的稳定性行为时，液滴体积的变化。
2019-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
