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
Hierarchical structured surfaces enhance the contact angle of the hydrophobic (meta-stable) state
针对分形表面润湿性质与几何参数关系的争议，本文提出分级结构表面上水滴润湿的理论模型，并用3-spin Potts模拟证明自相似层级增大会提高接触角并增强亚稳态，而分形维数不能有效预测接触角。
2023-08-01 cond-mat.soft
Tuning contact angles of aqueous droplets on hydrophilic and hydrophobic surfaces by surfactants
小的两亲分子的吸附发生在各种生物和技术过程中，有时是期望的，其他时候是不期望的（例如，污染）。表面活性分子优先与界面结合并影响其润湿性能。我们用分子动力学模拟研究了短链醇（简单表面活性剂）在水-汽界面和不同极性的固体表面上的吸附。分析使我们能够建立一个理论表达式的吸附系数，它与分子的表面积和表面润湿系数指数缩放，这是在很好的模拟结果。吸附到固着液滴的两个界面的竞争以非平凡的方式改变其接触角。表面活性剂的影响是最强的非常亲水性和非常疏水性的表面上，而液滴的表面上的适度亲水性的影响要小得多。
2021-11-05 cond-mat.soft
Molecular Insights into the Electrowetting Behavior of Aqueous Ionic Liquid
采用分子动力学模拟研究了纳米级亲水性和疏水性咪唑基离子液体（IL）液滴在垂直电场作用下在固体石墨基底上的润湿行为。在E = 0.08 V/V时，对于疏水性IL [EMIM][NTF 2]和SPC/E水滴，均观察到液滴构型的即将发生的转变。然而，对于亲水性的[EMIM][BF 4]，液滴在电场内不对称地润湿，对于较低重量百分比的IL，E = 0.09 V/V，而在较高重量百分比的IL，E = 0.1 V/V（即，50重量%），这是因为IL与片材的强相互作用。我们通过各种参数，如质量密度分布，接触角，取向和氢键探讨电场的影响。关键词：电润湿;接触角;亲水疏水咪唑离子液体;分子动力学模拟
2020-12-08 cond-mat.soft
Liquid Hertz Contact: softness of weakly deformed drops on non-wetting substrates
弱变形液滴在非润湿表面上的行为通常用线性模型来描述。我们表明，这些简单的图片不能占测量液滴的振动或反弹的超疏水基板上的动态。我们证明，在以前的作品中观察到的一些特殊的实验观察可以通过对数校正的线性模型来理解。
2012-09-24 cond-mat.soft physics.class-ph physics.flu-dyn
Capillary and priming pressures control the penetration of yield-stress fluids through non-wetting 2D meshes
本研究实验揭示了水基屈服应力流体穿透疏水网格的过程由屈服应力、毛细压力与启动压力竞争控制，并首次发现启动压力源于局部毛细不稳定性引起的压力降。
2025-11-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Bouncing microdroplets on hydrophobic surfaces
本研究通过理论和实验证明，疏水表面上微液滴的弹跳存在依赖于速度的判据，量化了耗散、粘附与动能的相互作用，并揭示了相关现象，对气溶胶科学具有重要意义。
2025-03-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-Propulsion of Droplets by Spatially-Varying Roughness
在部分润湿条件下，使基材均匀粗糙可增强相应光滑基材的润湿特性。亲水体系变得更加亲水，疏水体系变得更加疏水。在这里，我们表明，空间纹理的粗糙度可能会导致自发推进液滴。单个液滴被驱动朝向本征亲水系统的最大粗糙度区域和朝向本征疏水系统的最小粗糙度区域。空间纹理化可以通过在衬底上用波长在一个方向上变化的正弦凹槽来蚀刻（非均匀蚀刻）或在衬底上光刻地蚀刻分形（科赫曲线）凹槽的径向图案来实现。可以通过将粗糙纹理化与衬底的化学或材料图案化相结合来设计用于液滴轨迹的更丰富的能量景观。
2011-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Does surface roughness amplify wetting?
任何固体表面在微观尺度上本质上都是粗糙的。在本文中，我们研究了这种粗糙度对亲水性基材的润湿性能的影响。宏观的论点，如那些导致众所周知的温泽尔定律，预测表面粗糙度应该\emph{amplify}的润湿性能的吸附剂。我们使用一个基本的测量密度泛函理论（DFT）来证明微观波纹表面的粗糙度的相反效果，即，润湿剂是\emph{hindered}。基于三个独立的分析，我们表明，微观表面润湿性增加的润湿温度，甚至使表面疏水。由于宏观波纹表面的固体纹理确实放大润湿，必须存在两个长度尺度制度之间的交叉，这是由表面粗糙化的相反反应区分。这说明了如何欺骗可以提供扩展的宏观领域以外的物理定律。
2014-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
(Super)Spreading and drying of trisiloxane-laden quantum dot nanofluids on hydrophobic surfaces
纳米流体为广泛的工业领域带来了希望。然而，对纳米流体，特别是含有表面活性剂的纳米流体在干燥和铺展过程中的润湿行为和沉积形成的理解仍然很差。本文对基于量子点的纳米流体的蒸发动力学和纳米胶体悬浮液在六甲基二硅氮烷、聚苯乙烯和聚丙烯涂覆的疏水表面上的蒸发驱动自组装进行了实验研究。此外，对于第一次，我们迈出了一步，了解超级铺展表面负载纳米流体的润湿动力学。结果表明，与纯液体相比，无表面活性剂的量子点纳米流体在干燥过程中经历了包括最后一个附加钉扎模式在内的四种蒸发模式，而接触角减小时三重接触线被纳米晶体钉扎。与以前的研究相反，发现向表面活性剂水溶液中添加纳米颗粒导致铺展速率恶化并形成双咖啡环。对于所有检查的表面，超铺展在存在和不存在的量子点纳米粒子发生。尽管在所有基底上形成咖啡环，但它们具有不同的形态。特别地，在六甲基二硅氮烷和聚苯乙烯涂覆的表面上将结状结构并入环中
2020-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
Surface Wetting Study via Pseudocontinuum Modeling
在膜的分子设计中，对不同疏水程度的表面润湿性的准确估计变得越来越重要。本文将分子动力学和准连续介质理论相结合，建立了一个简单的接触角估算模型。进行分子动力学模拟以从纳米级计算计算水滴与光滑壁之间的宏观尺度接触角。由于无限数量的分子，宏观水平的液滴包括无数的自由度，不可能直接通过原子模拟来研究。为了解决这个问题，我们采用了两种方法组成的伪连续近似和修改的Young-Laplace方程。前者涉及9-3 Lennard-Jones（L-J）势，可以大大减少分子模拟中的自由度，而后者将介观接触角与实际接触角联系起来。我们改变不同的参数，包括液体的表面电位特性和温度，并计算水的接触角，利用质量密度轮廓拟合方法来预测疏水和亲水基板的广谱。计算结果与实验数据进行了比较，包括石墨，硅和金属的各种材料。这项研究表明，伪连续模拟是一种准确的方法，探测表面润湿性的各种工艺在一个低的计算成本。
2018-01-02 cond-mat.soft
Extreme resistance of super-hydrophobic surfaces to impalement: reversible electrowetting related to the impacting/bouncing drop test
采用液滴冲击实验和电润湿实验对超疏水硅纳米线的润湿性能进行了比较。显示了EW和跌落冲击上的抗刺穿性之间的相关性。结果表明，随着纳米线长度和密度的增加，跌落冲击阈值和EW不可逆性增加，接触角滞后减小。这表明NW网络的结构可以允许部分刺穿，因此保持可逆性，EW的作用方式与外部压力相同。我们的表面中最坚固的显示出高于35 kPa的刺穿阈值，而迄今为止测试的大多数超疏水表面的刺穿阈值小于10 kPa。
2008-09-04 cond-mat.soft
Floating Electrode Electrowetting on Hydrophobic Dielectric with an SiO2 Layer
浮动电极电润湿是由施加到Cytop表面上的液滴的直流电压引起的，而不与基底电连接。该效应是由浮置电极中的电荷分离引起的。Cytop下方的高电阻热生长SiO2层使液滴能够保持电荷而不会泄漏，这是关键的贡献。具有SiO2层的电润湿显示出记忆效应，其中在常规和浮动电极电润湿中，在辅助电极从液滴移除之后润湿角保持相同。浮动电极电润湿为开发先进的基于电润湿的装置提供了替代配置。
2013-04-30 cond-mat.soft physics.ins-det
Shear-dependent apparent slip on hydrophobic surfaces: The Mattress Model
最近的实验（Zhu和Granick（2001）Phys.Rev.Lett. 87096105）已经测量了在部分润湿的流体-固体表面处的大的剪切依赖性流体滑移。我们提出了一个简单的模型，这种滑动，最近的观察疏水表面上的纳米气泡的动机。该模型考虑了由于固体表面的振荡引起的流体动压变化对气泡的动态响应。气泡中气体的压缩和扩散通过"泄漏床垫“效应减小了振动表面上的力，从而产生明显的剪切相关滑移。与气泡类似的原子力显微镜观察到的日期，该模型被发现导致力减少与朱和Granick的实验测量一致。
2004-03-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A note on the effective slip properties for microchannel flows with ultra-hydrophobic surfaces
一种类型的超疏水表面由具有凹槽阵列的固体平面边界组成，由于表面张力的作用，所述凹槽阵列防止壁的完全润湿。当凹槽与流动对齐时，效果最大。凹槽中的液体和气体之间的压力差导致液体表面的弯曲，该弯曲受到表面张力的抵抗。本文研究了这种表面变形的影响。从理论上分析了曲率对有效滑移长度的修正，并与现有数据和有关数学模型进行了比较。
2006-11-04 cond-mat.soft nlin.SI physics.flu-dyn
Modeling dynamic surface tension on surfactant-enhanced polydimethylsiloxane (PDMS)
假设：表面活性剂通常被添加到水溶液中，以诱导在原本不光滑的疏水表面上的铺展。或者，它们可以直接引入到固体疏水材料中，如软弹性体，聚二甲基硅氧烷，以诱导自主扩散，而不需要额外的表面或液体改性。考虑到这两种方法的机制之间的相似性，描述表面活性剂水溶液润湿的模型也应该表征表面活性剂-固体系统的润湿。实验：将不同尺寸和化学组成的多种表面活性剂添加到预聚合的PDMS样品中。交联后，在设定的时间点将水滴置于表面上，并记录它们的接触角以跟踪界面张力的时间演变。将多个非线性模型拟合到该数据，分析其参数，并比较每个拟合优度。调查结果：动态表面张力的经验模型被发现比文献中发现的单一建立的模型更好地描述润湿过程。所提出的模型更好地适应较长的时间尺度所引起的缓慢的分子扩散在PDMS中。硅氧烷乙氧基化物表面活性剂诱导更快，更完全的PDMS润湿水比氧辛基酚乙氧基化物。该模型的概括性表征表面活性剂的广泛的物理化学性质被证明。
2021-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Size-dependent contact angle, and wetting and drying transition of a droplet adsorbed on to a spherical substrate: Line tension effect
研究了球形基底上球形帽状液滴的体积变化与尺寸相关的接触角和干湿形态转变。线张力效应包括使用严格的亥姆霍兹自由能公式中的液滴毛细管模型。当基底是疏水性的并且液滴体积小时，发生从帽形到球形液滴的形态干燥转变，类似于在平坦基底上预测的转变。此外，对于亲水性基底和大的液滴体积，发生从帽形到包裹的球形液滴的形态润湿过渡。接触角取决于液滴尺寸：在线张力为正时，其随着液滴体积的增加而减小，而在线张力为负时，其增加。当线张力为正且较大时，球形液滴和包裹液滴是稳定的。
2016-09-22 cond-mat.soft
Phenomenological Model of Wetting Charged Dielectric Surfaces and its Testing with Plasma-Treated Polymer Films and Inflatable Balloons
聚合物膜的等离子体处理导致其带电，这又引起其表面能的增加。该过程导致聚合物表面的显著的结晶化。介绍了一种将带电固体的表观接触角的变化与电荷的表面密度联系起来的唯象理论。部分润湿，固有的聚合物薄膜，成为可能，直到获得的电荷的阈值表面密度。等离子体处理的聚合物薄膜和可充气的乳胶气球的理论的预测说明。使等离子体处理的乳胶球囊放气导致乳胶的表面电荷密度基本增加。这种增加将润湿状态从部分润湿切换到完全润湿。疏水性恢复的动力学遵循从等离子体处理的聚合物的表面的电荷泄漏的动力学。表面电荷泄漏的特征时间与等离子体处理的聚合物膜的驻极体响应的衰减的时间尺度一致。
2015-10-25 cond-mat.soft
Effect of self-affine fractal characteristics of surfaces on wetting
研究了液滴的接触角与自仿射固体表面形态参数之间的关系。实验表明，固体表面的润湿性与表面形态参数密切相关，这些参数包括：（1）均方根粗糙度$σ$，（2）面内粗糙度相关长度$ξ$和（3）自仿射表面的粗糙度指数$α$.我们已经表明，接触角单调减小的均方根局部表面斜率$ρ$（$\propto σ/ξ^α$）的情况下，其中液体润湿的裂缝接触的表面。我们已经表明，相同的固体表面可以通过仅仅调整这些自仿射表面形态参数疏水或亲水。
2009-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Evaporation of tiny water aggregation on solid surfaces of different wetting properties
用分子动力学模拟研究了微量水在不同润湿性固体表面上的蒸发。我们发现，随着表面由疏水性向亲水性的转变，蒸发速度并不是直观上的单调下降，而是先增大，达到最大值后又减小。水分子可以从其蒸发的水-气表面上的水分子的数量与防止这些水分子蒸发的势垒之间的竞争导致蒸发的意外行为。基于这两个因素的理论模型可以很好地拟合模拟数据。这一发现有助于理解生物表面的蒸发，设计超快速水分蒸发或土壤保水的人工表面。
2012-03-08 cond-mat.soft
A Study on the Wetting Properties of Broccoli Leaf Surfaces and their Time Dependent Self-Healing After Mechanical Damage
植物通过一个复杂的分层表皮蜡层来保护免受元素的影响，这激发了超疏水和自清洁表面的创造。虽然许多研究已经进行了不同的植物蜡系统，以确定水排斥的机制，几乎没有任何研究的恢复表皮蜡层。本文研究了甘蓝蜡质表面的润湿特性和晶体学性质。意大利（花椰菜）进行了研究，以及机械损伤后的时间依赖性恢复的表面。发现西兰花叶的表面不仅对水是超排斥和自清洁的，而且对甘油和甲酰胺也是超排斥和自清洁的，甘油和甲酰胺两者都具有相当低的表面张力值。此外，它表明，表面性能确实恢复后的损害，这种恢复是多步骤的，并强烈依赖于恢复的表面粗糙度
2019-12-30 cond-mat.soft
Probing wetting properties with self-propelled droplets
该研究提出带极性项的三态Cellular Potts模型，用自推进活性液滴跨越自由能垒并探测、量化柱状表面的亚稳润湿状态。
2025-10-18 cond-mat.soft
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
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
Simulation of fluid flow in hydrophobic rough microchannels
表面效应在微流体设置中变得重要，因为表面与体积的比率变大。在这样的设置中，与系统的长度尺度相比，表面粗糙度不再小，并且壁的润湿特性对流动具有重要影响。然而，关于表面粗糙度和疏水流体-表面相互作用的相互作用的知识仍然非常有限，因为这些性质在实验中不能容易地解耦。我们调查的问题，通过晶格玻尔兹曼（LB）模拟粗糙的微通道与可调的流体壁相互作用。我们引入了一个“有效的无滑移平面”在峰和谷的表面之间的中间位置，并观察如何的壁的位置可能会改变由于表面粗糙度和疏水相互作用。我们发现，在高斯分布粗糙度的情况下，有效壁的位置线性地依赖于分布的宽度。此外，我们能够表明，粗糙度创建一个非线性效应的滑移长度的疏水边界。
2008-02-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Wetting regimes and interactions of parallel plane surfaces in a polar liquid
我们应用极性液体的唯象理论计算两个平面表面之间的相互作用能在纳米距离。我们表明，取决于表面-液体界面的性质，相互作用的表面以不同的方式诱导液体的极化。我们发现，与现有的实验完全一致，如果界面大多是疏水的，那么相互作用是有吸引力的，并且是相对长范围的（相互作用衰减长度λ \sim 1.2\，nm）。在这种情况下，水分子是平行于表面的净极化。如果表面大部分是亲水性的，则分子相对于表面极化，并且相互作用变为排斥性的，但是在短范围内（λ \sim 0.2\，nm）。最后，我们预测存在一个中间制度，在那里的表面无法订购的水分子，相互作用变得更弱，吸引力，并在相对较小的距离，衰减与表面之间的距离的平方反比。
2013-04-23 cond-mat.soft
Evidence of Epitaxial Growth of Molecular Layers of Dissolved Gas at a Hydrophobic/Water Interface
水在某些固体表面上的非润湿现象已经被深入研究了几十年，但疏水/水界面的性质仍然存在争议。在这里，水/石墨界面的高灵敏度原子力显微镜进行了研究。我们显示出石墨表面上的外延单层的成核和生长的证据，可能是由于溶解在水中的氮分子的吸附。随后的吸附过程类似于异质外延中的层加岛（或Stranski-Krastanov）生长模式。这一发现强调了在各种水界面的气体分离的重要性，并可能解开许多难题，特别是在固体/水界面和散装水的性质和所谓的纳米气泡的高稳定性。基于疏水效应，我们提出溶解在水中的气体分子可以聚集成团簇在本体水以及在固体/水界面。当团簇生长到临界尺寸以上时，它会转变为气泡，这可以解释水中气泡的形成或成核。
2012-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Engineering the geometry of stripe-patterned surfaces towards efficient wettability switching
控制润湿性的能力对于需要精确微流体处理的广泛的技术应用是重要的。已知的是，微米或纳米尺度的预先设计的粗糙度增强固体材料的润湿性质，从而产生超疏水或超亲水行为。在这项工作中，我们研究了依赖于条纹图案的固体表面上的条纹的几何形状的表观润湿性，利用系统级分析和介观格子玻尔兹曼（LB）模拟。通过计算稳定和不稳定的状态，我们能够确定的能量障碍，分离不同的亚稳润湿状态，对应于著名的Cassie和Wenzel状态。这种方式的能量成本诱导某些润湿过渡计算和其依赖于表面图案的几何特征进行了探索。
2013-04-08 cond-mat.soft
Morphology of rain water channelization in systematically varied model sandy soils
采用准二维实验装置，模拟了不同降雨条件下干态砂土中指状流的形成过程，系统地研究了土壤粒径和表面润湿性对指状流沟化现象的影响。我们使用的模型砂土是随机紧密堆积的玻璃珠，具有不同的直径和表面处理。对于亲水性砂土，我们的实验表明，雨水渗透到一个浅的土壤顶层，并创建一个水平的水润湿前均匀向下生长，直到发生不稳定性，形成指状流。相反，对于疏水性沙质土壤，我们观察到，雨水池塘在土壤表面的顶部，直到液压足够强，以克服土壤的毛细排斥性，并创建狭窄的水通道，渗透土壤填料。改变雨滴撞击速度对水槽的形成影响不大。然而，改变降雨率会导致水渗透深度、水通道宽度和水通道分离的显著变化。在固定的降雨条件下，我们结合粒径和表面疏水性的影响到一个单一的参数，并确定其对水的渗透深度，水道宽度，和水道分离的影响。我们还展示了几种与雨水渠化现象相关的土壤水分改良方法的效率，包括降雨前不同水平的预湿砂土，修改土壤表面平整度，以及应用高吸水性水凝胶颗粒作为土壤改良剂。
2014-03-13 cond-mat.soft
Droplet Spreading on Heterogeneous Surfaces using a Three-Dimensional Lattice Boltzmann Model
我们使用一个三维格子玻尔兹曼模型来研究均匀和非均匀表面上的中尺度液滴的传播。在均匀的基底上，对于一定范围的粘度和表面张力，液滴的基半径随时间增长为$t^{0.28}$。时间演化坍缩到作为无量纲时间的函数的单一曲线上。在由交替的疏水性和亲水性条带组成的表面上，润湿速度是各向异性的，并且液滴的平衡形状反映了下面的基底的润湿性质。
2003-03-05 cond-mat.soft
Exploiting the Hierarchical Morphology of Single-Walled and Multi-Walled Carbon Nanotube Films for Highly Hydrophobic Coatings
自组装层次固体表面是非常有趣的润湿现象，在各种自然和人工表面中观察到。在这里，我们报告单壁（SWCNT）和多壁碳纳米管（MWCNT）薄膜实现了一个简单的，快速的，可重复的，和廉价的过滤过程中，从水分散体，这是在室温下沉积在玻璃上的干转移印刷方法。此外，通过扫描电子显微镜（SEM）对碳纳米管膜的研究揭示了自组装碳纳米管无规网络的多尺度层次形态。此外，接触角测量表明，分层SWCNT/MWCNT复合材料表面表现出比裸SWCNT（110°）和MWCNT（97°）涂层更高的疏水性（高达137°的接触角），从而证实了由表面分层形态产生的增强。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Substrate-Directed Wetting Layers in Bicontinuous Particle-Stabilised Emulsions
Utrecht University（乌得勒支大学）
本研究通过实验结合数值模拟，揭示了STrIPS法制备的负载型bijel薄膜中，基底润湿性和纳米颗粒含量对界面润湿层结构的调控规律，为其功能化应用提供了关键依据。
2026-08-14 cond-mat.soft
On the influence of the intermolecular potential on the wetting properties of water on silica surfaces
我们使用分子动力学（MD）模拟研究了水在二氧化硅表面的润湿性质。为了描述水和硅原子之间的分子间相互作用，使用了两种类型的相互作用势模型：标准的Bródka和Zerda（BZ）模型和Gulmen和Thompson（GT）模型。我们进行了深入的分析的影响的选择的潜在的水分子的安排在部分填充的孔隙和顶部的二氧化硅板。我们发现，在中等的孔隙填充率，GT二氧化硅表面是完全润湿的水分子，这与实验结果一致，而常用的BZ表面是亲水性较差，只有部分润湿。我们解释我们的模拟结果使用的分析计算的相图中的水部分填充的孔隙。此外，对二氧化硅板顶部上的水滴的接触角的评估揭示，随着板厚度的增加，相互作用变得更加亲水，并且在2.5-3 nm左右饱和，与实验发现的值一致。我们的分析还表明，表面的亲水性主要是由静电相互作用，但范德华相互作用仍然是足够强，它可以把一个疏水表面变成亲水表面。
2016-06-22 cond-mat.soft
Multiscale ultrafast laser texturing of marble for reduced surface wetting
大理石表面的润湿性能的修改后，由超快激光加工（340 fs的脉冲宽度，1030 nm波长）诱导的多尺度纹理已被调查的目的是评估其潜在的表面保护。放置在表面上的水滴的接触角（CA）用于评估处理区域的润湿性。虽然表面在激光处理后最初是亲水性的，但几天后它们发展出强烈的疏水行为。大理石表面已被照射不同的扫描线分离，以阐明多尺度粗糙度（纳米和微观纹理）和表面的化学变化的相对作用。然后监测接触角的时间演变，直至处理后11个月。一个短期和长期的演变，与多尺度粗糙度和附着的化学物质在表面上随着时间的推移，已被观察到的综合效果。XPS和ATR测量是一致的激光处理表面的逐步羟基化，虽然烃吸附物的润湿性演变的额外贡献不能被排除。在不同条件下清洁后，通过CA测量测试了结果的耐用性，结果非常积极。
2021-09-28 cond-mat.soft physics.app-ph
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
Molecular-Scale Hydrophilicity Induced by Solute: Molecular-thick Charged Pancakes of Aqueous Salt Solution on Hydrophobic Carbon-based Surfaces
我们直接观察到分子厚的盐水溶液煎饼在疏水石墨表面的环境条件下，采用原子力显微镜。该观察结果表明盐溶液在石墨表面上具有意想不到的分子级亲水性，这不同于液滴在石墨表面上的宏观润湿性质。有趣的是，煎饼自发地表现出强烈的正电荷行为。理论研究表明，这种带正电荷的煎饼的形成归因于水溶液中的Na+离子与石墨表面上的芳环之间的阳离子-π相互作用，促进了水分子与阳离子一起吸附到石墨表面上;即，Na+离子作为介质，在一侧通过阳离子-π相互作用吸附到石墨表面，同时在另一侧通过水合相互作用在分子尺度上与水分子键合。这些发现表明，关于碳基石墨表面的实际相互作用，包括石墨烯、碳纳米管和生物炭的相互作用，可能与现有理论有显著不同，它们为控制表面润湿性、相互作用和相关的物理、化学和生物过程提供了新的见解。
2014-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Control of drop positioning using chemical patterning
我们探讨如何在表面上的化学图案可以用来控制液滴润湿。数值计算和实验结果表明，如何动态路径和平衡形状的液滴被改变的疏水网格。网格证明了一种成功的方式限制液滴，我们表明，它可以用来减轻{ \it斑驳}，图像质量的下降，这是由于不均匀的液滴聚结的随机性的位置内的喷射阵列。
2005-07-14 cond-mat.mtrl-sci 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
Evaporation of Colloidal Suspension Droplets over Oil-infused Slippery Surfaces
本文研究了不同浓度胶体液滴在仿生图案化注液滑移基底（LISS）上的蒸发干燥过程，发现注入油层厚度（hE）强烈影响钉扎程度和沉积形态，长时间蒸发可实现均匀沉积。
2023-11-24 cond-mat.soft
How water wets and self-hydrophilizes nanopatterns of physisorbed hydrocarbons
弱结合的、物理吸附的烃原则上可以提供与通过在表面处强结合的疏水分子的化学吸附获得的类似的拒水性。在这里，我们提出的实验和计算机模拟的润湿行为的水分子薄，自组装的烷烃地毯dotriacontane（正C32H66或C32）物理吸附在硅表面的亲水性天然氧化物层浸涂过程中从二元烷烃溶液。通过改变浸涂速度，我们控制初始C32表面覆盖率，并实现不同的膜形态，包括均匀的涂层与自组织的纳米粒子，范围从树枝状纳米岛条纹。这些图案表现出良好的水润湿性，即使地毯最初制备有高覆盖率的疏水烷烃分子。使用液中原子力显微镜以及分子动力学模拟，我们将其追溯到与水接触后烷烃层的重排。这种重组与C32涂层的形态，即它们的分形维数相关。水分子在很大程度上取代了第一个吸附的烷烃单层，从而降低了疏水C32表面覆盖。因此，我们的实验证明，水分子可以非常有效地使最初由弱结合的烃地毯组成的疏水表面亲水化。
2021-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
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
Controlling breath figure patterns on PDMS by concentration variation of ethanol-methanol binary vapors
本文报道了乙醇和甲醇二元体系在饱和蒸汽气氛下冷凝液滴在光滑和约束表面上的自组装。在没有任何添加剂的情况下，用二元液体的饱和蒸气在光滑表面上获得了阻碍有序的孔阵列。结果表明，在甲醇中加入少量乙醇，在诱导形成规则液滴阵列方面起着与表面活性剂非常相似的作用。研究了接触线运动和接触线脱钉等约束条件对液滴自组装形貌的影响。据观察，孔径，孔形状，孔深度和环直径的影响，除了通常持有的归因于溶剂的表面张力的二元蒸汽的气氛。图案化基底的接触角研究显示疏水性，对水具有非常高的润湿性和Wenzel润湿状态。
2018-04-12 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
Water Droplet Bouncing on a non-Superhydrophobic Si Nanosprings
自清洁表面通常使用排斥水的超疏水涂层。在这里，我们报告了一个疏水硅纳米弹簧表面，有效地抑制润湿排斥水滴。研究了掠射角沉积法制备的硅纳米弹簧阵列的动态响应特性。垂直站立的纳米弹簧阵列约为250 nm高，间隔60 nm，这允许液滴在接触后几毫秒内反弹。令人惊讶的是，纳米结构的形态会影响冲击动力学。硅纳米弹簧的回弹时间和恢复恢复系数也高于垂直硅柱。有人提出，硅纳米弹簧的回复力可能是水滴反弹的原因，可以通过将液滴/纳米弹簧表面视为耦合弹簧系统来解释。这些纳米弹簧表面可以应用于自清洁窗户、防液体外墙、太阳能电池玻璃板和屋顶瓷砖的防腐蚀剂。
2020-05-19 cond-mat.soft physics.app-ph
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
Early bloodmaterial interfacial events and capillary transport on nanoparticle modified nanofibers
Aix Marseille Univ, CNRS, LP3（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，粒子与系统实验室）；CIRIMAT, Université de Toulouse/INP/CNRS（Toulouse 大学/国立高等理工学院，法国国家科学研究中心，材料化学研究与应用中心）；Aix Marseille Univ, CNRS, CINaM（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，纳米材料化学中心）；IBMM, Université de Montpellier, CNRS, ENSCM（蒙彼利埃大学，法国国家科学研究中心，国立高等化学学院，分子科学研究所）
研究通过在纳米纤维表面修饰氧化壳硅纳米颗粒，提升其血液接触性能，实现毛细血管运输的高效润湿与相分离。
2026-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Line tension and morphology of a droplet and a bubble attached to the inner wall of a spherical cavity
研究了线张力对置于球形空腔内壁上的透镜状液滴和气泡形态的影响。透镜状液滴与凹球形基底之间的接触角由广义杨氏公式表示。发现球形衬底的赤道起着至关重要的作用。无论是接触线在基板上半球的液滴还是接触线在基板下半球的液滴都不能连续地相互转化。在疏水性基底上，接触角不连续地跳跃到$180^{\circ}$，当线张力为正且较大时，液滴从基底上脱离形成球形液滴。这类似于平坦基底上的干燥转变。另一方面，在亲水性基材上，当线张力为正且大时，接触角不连续地跳跃到$0^{\circ}$。然后，液滴在整个内壁上扩散，留下球形气泡。因此，不仅干燥转变，而且润湿转变是由凹球形基底上的正线张力引起的。还存在稳定和亚稳液滴，其相图可以是复杂的。当线张力为负且其大小增加时，接触线从上方或下方无穷小地接近赤道。然而，它不能连续地穿过球形空腔的赤道。具有与赤道重合的接触线的液滴是奇异液滴。接触线被固定，无论线张力的大小如何，都不能移动。
2016-04-27 cond-mat.soft
Transforming Siliconization into Slippery Liquid-like Coatings
本研究提出一种简便涂层方法，在玻璃、PDMS、聚氨酯和不锈钢上实现超低接触角滞后的液态涂层，并通过甲基化将高动摩擦转为低动摩擦，为硅化处理提供新见解。
2025-03-28 cond-mat.soft physics.app-ph
