Shedding new light on the mystery of wetting on soft solids
润湿中最有争议的问题之一是杨氏定律中排除的垂直力平衡。在柔软的可变形固体上，例如生物材料和合成聚合物，液体的垂直力导致接触线的微观突起，即"润湿脊"。决定脊尖几何形状的润湿原理是过去半个世纪的核心问题。在这里，我们揭示了一个普遍的润湿原则，直接可视化的高时空分辨率，使用X射线显微镜的脊尖。我们发现，尖端的几何形状是不对称的和弯曲的，在脊生长或表面柔软度不变。这种奇异的几何形状是通过将宏观和微观接触角分别与杨氏和诺依曼定律联系起来来解释的。我们的双尺度模型将适用于润湿的一般框架，并为细胞-基质相互作用和弹性毛细问题中的各种问题提供新的线索。
2013-12-28 cond-mat.soft
Kinetics of Droplet Cloaking and Wetting Ridge Growth on Lubricated Polymer Brushes
Johannes Gutenberg-Universität Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；Fudan University（复旦大学）；University of Twente（特温特大学）
通过实验、分子动力学模拟和理论建模，研究润滑剂浸润聚合物刷上润湿脊生长和液滴包覆的动力学，揭示界面热力学、刷弹性和润滑剂传输的耦合作用。
2026-06-02 cond-mat.soft
Drop impact dynamics on slippery liquid-infused porous surfaces: influence of oil thickness
注入滑移液体的多孔表面（SLIPS）是浸渍有低表面张力润滑剂的多孔纳米结构。它们最近在需要非疏水性超疏水表面的各种应用中显示出巨大的前景。在本文中，我们实验研究了油的厚度对润湿性能和新的SLIPS的跌落冲击动力学的影响。通过调整通过旋涂沉积的油层的厚度，我们表明，足够厚的油层是必要的，以避免去湿点的多孔纳米结构，从而增加液体分布的均匀性。这些表面上的下降的影响进行了研究，特别强调的传播和反弹动力学时，改变油的厚度和韦伯数。
2018-01-16 cond-mat.soft
Dynamics of Poro-viscoelastic Wetting with Large Swelling
本研究提出整合黏弹性和孔隙弹性的综合大变形理论，揭示润湿脊生长动力学：纯孔隙弹性下呈无标度行为，早期黏弹性主导并抑制溶剂输运，晚期恢复孔隙弹性行为，为聚合物网络润湿提供新解释框架。
2025-05-25 cond-mat.soft
Spreading on viscoelastic solids: Are contact angles selected by Neumann's law?
由于固体内部强的粘弹性耗散，液滴在软基底上的扩散非常缓慢。一个详细的了解的传播动力学仍然难以捉摸，部分原因是难以量化的强粘弹性变形以下的接触线，确定移动润湿脊的形状。在这里，我们提出了直接的实验可视化的动态润湿脊，补充测量的液体接触角。据观察，润湿脊表现出完全遵循动态液体接触角的旋转-如先前假设的[Karpitschka \emph{et al.} Nature Communications \textbf{6}，7891（2015）]。这一实验证明，尽管接触线运动，润湿脊仍受诺依曼定律支配。此外，我们的实验表明，移动的接触线导致可变的表面张力的基板。因此，我们建立了一个新的理论，将表面应变的影响，第一次包括所谓的Shuttleworth效应到软润湿的动力学理论。它包括在接触线的边界条件的详细分析，辅以耗散分析，这表明，再次，诺依曼的平衡的有效性。
2019-07-18 cond-mat.soft
Apparent Contact Angle of Droplets on Liquid Infused Surfaces: Geometric Interpretation
我们从理论上研究了液滴在液体注入表面上的表观接触角作为润湿脊和沉积液滴的相对尺寸的函数。我们提供了一个直观的几何解释，从而在表观接触角的变化是由于旋转的诺依曼三角形。我们还推导出线性和二次修正的表观接触角的幂级数展开的润滑剂，液滴和气相之间的压力差。与Semprebon等人先前推导的表达式相比，这些表达式更简单，更紧凑[软物质，2017，13，101 - 110]。
2021-05-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Young and Young--Laplace equations for a static ridge of nematic liquid crystal, and transitions between equilibrium states
出于需要更好地了解系统，涉及一个液晶，固体基板，和一个被动的气体，包括基板-基板-气体三相接触线之间的接口，我们分析了一个二维静态脊的固体基板上休息的被动气体的气氛。具体来说，我们得到了第一个完整的理论描述，这个系统，包括Einstein Young和Young-Laplace方程，然后，假设锚定断裂发生在区域附近的接触线，我们使用Einstein Young方程来确定连续和不连续的过渡之间发生的平衡态的完全润湿，部分润湿，完全去湿。特别是，除了连续的过渡类似于那些发生在经典的情况下的各向同性液体，我们发现了各种不连续的过渡，以及接触角滞后，和区域的参数空间中存在多个部分润湿状态，不发生在经典的情况下。
2021-11-15 cond-mat.soft
The Effect of Ageing on the Structure and Properties of Model Liquid Infused Surfaces
液体注入表面（LIS）具有独特的性能，使其成为广泛应用的理想候选者，从防污和防冰涂层到自修复表面和受控润湿。然而，当暴露于现实的环境条件下，LIS往往会老化并逐渐失去其理想的性能，从而可能影响其应用。相关的老化机制仍然知之甚少，反映现实生活中的应用结果很少。在这里，我们跟踪模型LIS组成的玻璃表面功能化与疏水纳米粒子和硅油注入老化。LIS完全浸没在水溶液中，并暴露于声压波设定的时间间隔。通过定期测量LIS的润湿性能来监测老化。我们还跟踪LIS纳米级结构的变化。我们发现，LIS迅速失去其滑性能，由于组合的油损失，平滑的纳米多孔功能层和基板降解时，直接暴露于溶液。油损失与进入油层的水微滴和将油从表面驱离一致。这些机制是普遍的，可能在大多数LIS的老化过程中发挥作用。
2020-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Dynamic solid surface tension causes droplet pinning and depinning
液滴在固体上的接触线会产生纳米级的尖锐表面牵引力。这为研究软聚合物网络的高度局部化和动态表面变形提供了前所未有的工具。在这方面的突出问题之一是粘滑不稳定性，观察到以上的临界速度，在此期间，接触线周期性地depins从自己的润湿脊。固体形变的时间分辨测量是具有挑战性的，动态脱钉的机制仍然难以捉摸。在这里，我们提出了直接可视化的动态润湿脊形成的水扩散的PDMS凝胶。出乎意料的是，发现润湿脊的张开角随速度增加，这不能归因于本体流变学，而是指向固体的表面张力的动态增加。从这一点，我们得出的标准，实验证实了脱钉。我们的研究结果揭示了粘滑过程和新发现的动态表面效应之间的深刻联系。
2018-10-29 cond-mat.soft
Crossover from Shear-Driven to Thermally Activated Drainage of Liquid-Infused Microscale Capillaries
填充有粘性液体的毛细槽的剪切驱动的排水是与许多工业过程和新型润滑剂注入表面相关的动态润湿现象。先前的工作已经报道，即使当施加大的剪切应力时，毛细管槽的有限长度$L_\infty$也可以保持无限地充满液体。防止充分排水的机制归因于剪切驱动流和自由表面变形引起的毛细管压力驱动的逆流之间的平衡。最终平衡长度$L_\infty$由填充液体的物理性质以及毛细管的几何形状和润湿性唯一地确定。在这项工作中，我们仔细研究的方法，最终的平衡长度$L_\infty$和报告的交叉到一个缓慢的排水制度，不能被描述为传统的动态模型，仅考虑流体动力学和毛细管力。在实验中观察到的缓慢的排水制度，而可以模拟的动力学方程描述了一系列的随机热激活之间的多个亚稳态的过渡所造成的表面缺陷与纳米尺度。我们的研究结果提供了新的见解的关键作用，自然或工程表面粗糙度与纳米尺度的毛细血管和其他动态润湿过程中的吸胀和排水可以发挥微尺度系统。
2016-05-12 cond-mat.soft math-ph math.MP
Wetting on Silicone Surfaces
本文综述并比较液体灌注、弹性体和类液体三类PDMS表面的分子结构、静动态润湿行为及表征方法，重点分析润湿脊等机制及其挑战与机遇。
2024-07-02 cond-mat.soft
Contact lines on stretched soft solids: Modeling anisotropic surface stresses
我们提出了由于大液滴的静态润湿而导致的拉伸软基底变形的完全解析解，并将我们的解决方案与最近发表的实验进行了比较（Xu et al，软物质2018）。格林函数的方法之后，我们扩展了表面应力正则化的Flamant-Cerruti问题，占单轴预应变的基板。提供了线性化和有限运动学的表面轮廓，包括湿润脊的高度和开口角度。我们适合实验润湿脊形状作为施加应变的函数，使用两个自由参数，表面拉梅系数。在与实验相比，我们发现，观察到的开度角更准确地捕捉使用有限的运动学，特别是随着施加的预应变水平的增加。这些拟合定性地与Xu等人的结果一致，但修正了表面弹性常数的值。
2020-08-18 cond-mat.soft
Pearling instability of nanoscale fluid flow confined to a chemical channel
我们调查的流动的纳米级的不可压缩脊的低挥发性液体沿“化学通道”：一个长，直，完全润湿的条纹嵌入在一个平面基板，夹在两个扩展的润湿性较低的固体区域。分子动力学模拟，一个简单的长波长近似，和充分的稳定性分析的基础上的斯托克斯方程，并给出定性一致的结果。虽然薄的液体脊是稳定的静态和流动过程中，（线性）珠状不稳定的发展，如果脊的厚度超过一半的通道的宽度。在流动的情况下，周期性的凸起沿着通道传播，随后由于非线性效应而合并。然而，即使当流动不稳定时，脊也不会破裂，并且即使当流体可以溢出到部分润湿的外部固体区域上时，定性行为也不变。
2005-11-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pitcher Plant Inspired Biomimetic Liquid Infused Slippery Surface Using Taro Leaf
生物启发的抗湿表面，如荷叶或猪笼草，已经导致了用于各种科学应用的稳定的液体注入的光滑表面的发展。本工作展示了使用仿生超疏水表面（灵感来自芋头叶）制造稳定的气液膜。采用两步软模技术在聚二甲基硅氧烷（PDMS）上制备芋叶复制品，复制表面的微结构用于保留硅油层，以形成稳定的光滑表面。所制造的表面表现出2°的低接触角滞后（CAH）和1.1°的滑动角（SA），这进一步证实了表面的超滑性质。此外，它还显示出优异的自修复能力、热稳定性和油涂层对高剪切速率、高冲击液滴等的长期耐久性。因此，我们设想，本发明的光滑表面的制造方法是简单且经济的，并且因此可用于各种应用，例如水减阻、自清洁、防雾、防污等。
2018-12-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rapid droplet leads the Liquid-Infused Slippery Surfaces more slippery
本研究发现快速运动液滴使注液光滑表面比LLD摩擦定律更光滑，通过实验与数值模拟揭示其由不完全发育的弯月面导致，并利用扩展Bretherton模型给出了理论解析。
2023-09-10 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
Stick-Slip Contact Line Motion on Kelvin-Voigt Model Substrates
液体接触线的毛细牵引引起软固体的高度局部化变形，通过粘弹性制动极大地减缓润湿和去湿动力学。然而，强制执行大的速度导致所谓的粘滑不稳定性，在此期间，接触线周期性地从其自身的润湿脊脱钉。这种周期性运动的机制，特别是在流体中的动态的作用仍然难以捉摸，部分原因是不稳定的软润湿问题的理论描述是迄今为止还没有。在这里，我们提出了第一个完全非定常软润湿问题的数值模拟，与液体和固体动力学之间的充分耦合。我们观察到三个制度的软润湿动力学：稳定的粘弹性制动在低速，粘滑运动在中速，其次是粘滑制动的液体阻尼，这最终让位于经典的润湿动力学，占主导地位的液体耗散抑制区域。
2022-01-11 cond-mat.soft
Numerical and Experimental Investigation of Static Wetting Morphologies of Aqueous Drops on Lubricated Slippery Surfaces Using a Quasi-Static Approach
由于润湿脊的缓慢动力学，预测液滴在薄润滑剂涂覆表面上的润湿形态是具有挑战性的。据推测，当一滴下沉的润滑表面上，准静态润湿形态可以数值计算，只有从知识的界面能，润滑剂的厚度，和液滴体积。我们使用Surface Evolver软件对四相体系的界面轮廓进行了数值计算。对于实验，我们在具有不同润滑剂厚度、基底润湿性和液滴体积的硅油涂覆的基底上使用80重量%甲酰胺的液滴。液滴的光学图像被用来比较实验的界面轮廓和表观接触角与数值计算的。我们发现良好的协议之间的实验和模拟的界面轮廓和表观接触角作为各种系统参数的函数，除了非常薄的润滑膜。表观接触角随基底润湿性和润滑剂厚度的变化呈非线性变化，但随液滴体积的变化而变化。
2022-11-02 cond-mat.soft
On the singular nature of the elastocapillary ridge
软界面的功能对于生物学和表面科学中的许多应用至关重要。最近的研究已经使用液滴来探测弹性体网络的表面力学。实验表明一个复杂的表面弹性，也被称为沙特尔沃思效应，其中表面张力是不恒定的，但取决于基板变形。然而，由于奇异的弹性形变，在液滴拉动网络的点处引起的，解释仍然有争议。在这里，我们揭示了弹性毛细奇异性的性质与各种本构关系的界面能的超弹性基板。首先，我们使用目标自适应有限元模拟精细地解决了奇点附近。这证实了以前有争议的关于接触角的诺依曼定律在大弹性形变下的普遍有效性。随后，我们推导出精确解的非线性弹性力学描述的奇异性分析。这些解决方案是在完美的协议与数值，并表明，在接触线的拉伸，如以前所测量的实验，始终指向一个强大的夏特沃斯效应。最后，使用Noether定理，我们提供了一个定量的润湿滞后和Eshelby样的力量之间的联系，从而提供了一个完整的框架中存在的Shuttleworth效应的软润湿。
2020-03-22 cond-mat.soft
Cloaking Transition of Droplets on Lubricated Brushes
Johannes Gutenberg-Universität Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；Max Plank Institut für Polymer Forschung（马克斯·普朗克聚合物研究所）
通过多体耗散粒子动力学模拟，研究润滑剂存在下聚合物刷上液滴的平衡性质和润湿行为，发现润滑剂链会爬升并完全覆盖液滴表面（隐身现象），并提出了热力学理论解释隐身转变。
2024-03-18 cond-mat.soft
Liquid-liquid displacement in slippery liquid-infused membranes (SLIMs)
受光滑的液体注入多孔表面（SLIPS）启发的液体注入膜最近已被引入膜技术。这些膜的门控机制预计会产生抗污染性能和多相传输能力。然而，尚未探索输注液体的长期保留。为了解决这个问题，我们研究了通过液-液置换孔隙率测定法（LLDP）实验结合微观观察的位移机制的输液液体在光滑的液体输液膜（SLIMs）的保留。我们的研究结果表明，孔隙将打开对应的毛细管压力，导致优先流动路径的水运输。LLDP结果进一步表明SLIM中存在液体内衬孔。利用界面孔隙流模型对这一假设进行了理论分析。研究发现，在多孔介质中，非混相驱替模式与毛细管指进相对应。利用多孔介质中两相流的相关物理理论，证实了SLIM的渗透机理。为了在实验上观察液-液置换，设计了一种模拟多孔介质的微流控芯片，观察到了一种高度分枝的结构，其中捕获了输注液体。剩余的注入液体以池、桥和薄膜的形式保留在芯片中的柱结构周围，这进一步证实了液体衬里。分形维数分析，随着流体（非润湿相）饱和度的评价，进一步证实，分形图案对应于毛细管指进，这是符合的侵入渗流与捕获（IPT）模型。
2018-04-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Emergence and Growth Dynamics of Wetting-induced Phase Separation on Soft Solids
本研究通过原位实验和基于Onsager变分原理的唯象模型，揭示了软固体上润湿诱导相分离的涌现与生长动力学，阐明了自由链迁移消除应力奇异性的机制及材料参数对相分离的主导作用。
2024-07-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Droplets move over viscoelastic substrates by surfing a ridge
软固体上的液滴在接触线以下产生强烈的变形，这是由于毛细力和弹性力的平衡。这些液滴的运动可能会在软固体中引起强烈的、潜在的奇异耗散。在这里，我们表明，一个软基板上的下降移动冲浪脊：最初平坦的固体表面变形成一个尖锐的脊，其方向角取决于接触线速度。我们测量了硅凝胶上的水的这个角度，并根据基材流变学发展了一个理论。我们定量地恢复动态接触角，并提供了一个机制，粘滑运动时，一滴被迫强烈：接触线depins和下滑的润湿脊，形成一个新的瞬态后。我们预计，我们的理论将有影响的问题，如自组织的细胞组织或设计的毛细作用为基础的微流变仪。
2016-03-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spontaneous Motion of Liquid Droplets on Soft Gradient Surfaces
本研究探讨了液滴在交联梯度软凝胶上的自发运动，发现其由表面能差异驱动，可克服重力爬坡，为软耗散界面液滴控制提供新方法。
2025-01-28 cond-mat.soft
Sliding of liquid droplets on thin viscoelastic soft layers
研究液滴在薄粘弹性软层上的滑动动力学，实验发现不同条件下速度与液滴尺寸、基底厚度的幂律关系，通过能量守恒量化粘弹性耗散解释现象，为相关表面设计提供新方向。
2025-04-18 cond-mat.soft
Experimental Insights into Droplet Behavior on Van der Waals and Non-Van der Waals Liquid-Impregnated Surfaces
School of Mechanical Sciences, Indian Institute of Technology (IIT) Goa（印度果阿理工学院机械科学学院）
研究通过高速影像分析不同润滑剂对液滴冲击动力学的影响，发现浸渍油性质对液滴扩展、反弹及油与表面纹理相互作用现象影响较小。
2024-08-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
From a three-fluid junction to Young's law: Constitutive and rigid-support limits of wetting
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
通过有序连续介质构造，将刚性固体上的杨氏定律与三流体交界处的纽曼平衡联系起来，阐明刚性支撑极限下润湿的力学机制，并给出收敛性结果。
2026-09-29 cond-mat.soft math-ph math.MP
Statics of polymer droplets on deformable surfaces
采用球-弹簧模型的分子动力学模拟，研究了聚合物液滴在软变形表面上的平衡性质。该表面由聚合物刷组成，该聚合物刷具有不可逆地末端拴系到平坦固体基底上的线性均聚物链。我们通过改变接枝密度来调节表面的柔软度。液滴由各种链长的珠弹簧聚合物组成。首先，这两个系统，刷和聚合物液体，进行了独立的研究，以确定其静态和动态性能。特别是，使用AFM实验的数值实现，我们测量的剪切模量的刷子表面和比较的结果，理论预测。然后，我们研究了具有不同接触角的聚合物液滴在不同柔软度的基底上的润湿行为。密度分布揭示，在一定条件下，形成的润湿脊下的三相接触线。帽形液滴和圆柱形液滴也进行了比较，以估计线张力相对于液滴尺寸的影响。最后，模拟的结果进行了比较，占的表面张力和软基板的顺应性的现象学的自由能计算。取决于表面/液滴相容性、表面柔软度和液滴尺寸，观察到两种制度之间的过渡：从液滴表面能平衡与表面的粘附力的一种制度，这是经典的Young-Dupré润湿制度，到粘附力、液滴和表面弹性能之间发生耦合的另一种制度。
2011-07-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
Film dynamics and lubricant depletion by droplets moving on lubricated surfaces
润滑表面在许多应用中显示出希望，其中撞击的外来液滴必须容易地去除;然而，在它们被广泛采用之前，润滑剂耗尽的问题，这最终导致性能下降，必须得到解决。尽管最近的进展，润滑油损耗的定量机制的解释仍然缺乏。在这里，我们首先通过平衡界面上的拉普拉斯压力来解释润滑表面上液滴的形状。然后，我们表明，下面的润滑油膜厚度，后面，并围绕一个移动的液滴的变化动态液滴的速度-类似于经典的Landau-Levich-Derjaguin问题。相互关联的润滑剂动力学导致液滴周围的润湿脊的生长，这是润滑剂耗尽的主要来源。然后，我们开发了一个解析表达式的最大量的润滑剂，可以耗尽一个单一的液滴。与直觉相反，受到较高驱动力的较快移动的液滴比其较慢移动的对应物消耗较少的润滑剂。在这项工作中开发的见解将为未来的工作和更持久的润滑表面的设计提供信息。
2018-07-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of Droplets Moving on Lubricated Polymer Brushes
Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）
采用粗粒化模拟研究润滑聚合物刷基底上液滴在外力作用下的运动，发现液滴滚动而非滑动，且润滑剂对有效摩擦力影响甚微。
2024-03-14 cond-mat.soft
