Can a liquid drop on a substrate be in equilibrium with saturated vapor?
众所周知，在无限空间中，被平坦界面隔开的液体和饱和蒸汽处于平衡状态。同样，人们也会认为一个液滴在一个平面上，与周围的蒸汽处于平衡状态，但事实并非如此：正如这项工作所显示的，液滴蒸发了。在数学上，这一结论是使用扩散界面模型推导出来的，但它也可以根据最大熵原理重新表述，表明模型独立性。从物理上讲，液滴的蒸发是由于所谓的开尔文效应，在液相边界是凸形的所有情况下，开尔文效应都会产生液体到蒸汽的质量通量。
2021-09-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Drops on architected elastic substrates: A repertoire of regimes at the turn of a knob
本研究利用可变形弹性基底的多模态响应，以激发频率为调节参数，实现液滴运动状态的切换与空间模式选择，克服了刚性基底无法实现空间变异性的局限。
2025-03-25 cond-mat.soft 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
The Deformation of an Elastic Substrate by a Three-Phase Contact Line
杨氏对三相接触线平衡的经典分析忽略了液-汽表面张力的面外分量。虽然长期以来人们已经认识到，这种未解决的力必须通过固体基底的弹性形变来平衡，但由于基底的传统理想化意味着接触线处的应力发散，因此确定的分析仍然是难以捉摸的。虽然已经提出了一些理论来切断分歧，但没有一个理论与实验数据相吻合。我们使用荧光共聚焦显微镜测量了三相接触线附近薄弹性膜的表面和体积变形。面外变形通过线弹性理论很好地拟合，该理论结合了由于凝胶的表面张力而引起的面外回复力。该理论预测接触线附近的变形轮廓是无标度的，并且与基底的弹性模量无关。
2011-04-10 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
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
Droplet control based on pinning and substrate wettability
本文通过分子动力学模拟研究液滴在固体基底上的钉扎与脱钉机制，分析了钉扎势垒高度和基底润湿性等关键参数的影响，揭示了脱钉过程的驱动力与动力学，为微纳系统中基底设计和液滴运动控制提供理论指导。
2023-11-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spreading of a viscoelastic drop on a solid substrate
本文研究粘弹性液滴在固体基底上的铺展行为，发现其早期铺展比同粘度牛顿液滴更快且幂律不同，并用接触线附近有效粘度降低及微扰模型解释了该差异。
2023-08-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Supporting Information: Short and long time drop dynamics on lubricated substrates
支持信息：润滑基材上的短时和长时液滴动力学
2013-10-24 physics.flu-dyn
Static wetting on deformable substrates, from liquids to soft solids
杨氏定律在接触线附近有大量变形的软固体和液体基底上失效。在液体基板上，这是由诺依曼的经典分析，它提供了一个几何结构的界面自由能最小化捕获。在软固体上，总自由能包括弹性的附加贡献。一个线弹性模型，结合了平面外的回复力，由于固体表面张力最近被证明是准确地预测的平衡形状的薄弹性膜，由于一个大的固着液滴。在这里，我们扩展这个模型，以找到基板变形由于任意大小的液滴。虽然宏观接触角与大液滴的杨氏定律相匹配，但它与小液滴的诺依曼预测相匹配。通过固体的表面张力和弹性模量的比率粗略地给出交叉液滴尺寸。在该交叉处，宏观接触角增加，表明基材实际上润湿性较低。对于所有尺寸的液滴，接触线附近的微观行为遵循诺依曼结构，给出局部力平衡。
2012-09-17 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
Drop impact on viscous liquid films
当液滴落在固体基底上时，它们之间的空气层延迟了液-固接触的发生。对于光滑基底上的冲击，空气膜甚至可以防止湿润，使液滴以与对超双疏性材料的冲击所观察到的动力学相同的动力学反弹。在这篇文章中，我们研究类似的弹跳现象，发生在粘性液体膜，模仿原子光滑的基板，其目标是探测其有效的排斥性。我们阐明的机制，弹跳到非弹跳（浮动）过渡使用实验，模拟，和一个极小模型，预测的主要特点下降的影响，接触时间，和恢复的恢复系数。在高粘性或非常薄膜的情况下，冲击动力学不受粘性膜的存在的影响。在此基板-独立的限制，弹跳被抑制，一旦液滴粘度超过一个临界值上的superbiphobic基板。对于较厚或较低粘性的膜，液滴和膜的性质都影响回弹动力学，并且共同抑制临界膜厚度以上的回弹。对于低粘度液滴，这种依赖于基材的制度也有限制，其中膜的性质单独决定了排斥性的限制。
2022-11-16 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
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
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
Investigations into the complete spreading dynamics of a viscoelastic drop on a spherical substrate
研究了在毛细驱动条件下球形弹性非牛顿液滴在球形基底上的铺展动力学。我们使用简化的Phan Thien Tanner模型来表示弹性非牛顿液滴的流变学。我们把液滴看作是平面上的一个弹坑来计算接触线附近的粘性耗散。遵循与毛细力-粘性力平衡相容的方法，建立了描述铺展过程中接触线时间演化的演化方程。我们表明，从理论计算得到的接触线速度与我们的实验观察相匹配。此外，正如目前的实验观察所证实的，我们的分析认为有效地捕捉到的现象，在后期阶段的蔓延，其中线张力的影响成为主导。流体的粘弹性参数的增量增加了接触线处的粘性耗散效应。可以看出，较高的耗散效应导致液滴在球形基底上的润湿时间的增强。此外，我们已经表明，流体的弹性性质导致在任何时刻的动态接触角的增量相比，其牛顿对应。最后，我们揭示了接触角增加的现象导致液滴完全润湿所需的时间随着流体粘弹性的增加而增加。本文将填补一个空白，仍然影响现有的文献，由于不可用的实验研究的弹性非牛顿液滴在球形基板上的蔓延。
2021-02-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Coalescence of viscoelastic drops on a solid substrate
本研究探讨了固体基底上聚合物溶液液滴的聚结，发现液桥尺寸与时间呈幂律关系，其指数受弹性毛细数Ec影响，且聚结过程由毛细作用与粘弹性的平衡控制。
2024-12-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Instability development of a viscous liquid drop impacting a smooth substrate
本文利用高速摄影技术研究了粘性液滴撞击光滑基底时的不稳定性发展。不稳定性的开始时间高度依赖于周围的空气压力和液体粘度：它与空气压力的负二次方减少，并与液体粘度线性增加。从实时动态测量，我们构建了一个模型，比较了来自空气的不稳定应力和来自液体粘度的稳定应力。在此模型下，我们的实验结果表明，在失稳开始时，两个应力相互平衡。该模型还说明了不同的机制，为无粘性和粘性制度以前观察到的：无粘性制度是稳定的表面张力和粘性制度是稳定的液体粘度。
2010-08-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Drying-induced stresses in poroelastic drops on rigid substrates
我们发展了一个理论干燥引起的应力在固着，多孔弹性滴经历蒸发刚性表面。使用润滑近似，三维非线性孔隙弹性的控制方程减少到一个单一的薄膜方程的下降厚度。我们发现，薄滴经历压缩弹性应力，但总的面内应力是拉伸。液滴的机械响应由固体骨架的初始轮廓决定，该初始轮廓控制面内变形、弹性应力的主要分量，并对可能发生的分层深度设定限制。我们的理论表明，胶滴中的干燥裂缝的排列是由胶凝点处的液滴形状选择的。我们提出，在干血滴中出现三种不同的断裂模式是凝胶化时非单调液滴轮廓的结果。我们还表明，耗尽前，分离湿和干固体，可以侵入从接触线和局部化的机械应力的产生在干燥过程中的下降。最后，用有限元法研究了大接触角液滴的应力分布。
2022-03-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Drops on soft solids: Free energy and double transition of contact angles
弹性基底上液滴的平衡形状是通过最小化弹性和毛细自由能来确定的，重点是厚的不可压缩基底。这个问题是由三个长度尺度：液滴的大小$R$，分子大小$a$，表面张力与弹性模量之比$γ/E$。我们表明，接触角经历两个转变时，改变基板从刚性到软。当$γ/Ea \gg 1$时，微观润湿角偏离杨氏定律，而表观宏观润湿角仅在非常软的极限$γ/ER \gg 1$内变化。在假定固体表面能为常数的简化情况下，计算了弹性形变。在较软的基材上，总自由能较低，与最近的实验一致。
2014-03-14 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
Coalescence of immersed droplets on a substrate
基板上的液滴的动力学对微流体系统具有强烈的影响，从市售的芯片实验室系统到开放式微流体的最新发展。微液滴和纳米液滴在基底上的聚结已经被广泛研究，但在以前的研究中，重点一直是界面运动。在这里，我们使用计算机模拟研究聚结液滴浸没在另一种液体中，在惯性占主导地位的制度，也调查液滴的内部流场。结果表明，该动力学性质类似于空气中的聚结，具有相同的自相似增长规律。我们在这里指出，在90度的液滴的缩放参数的模糊性，这表明自己的速度。我们发现，液滴的接触角低于90度表现出自相似的速度场，并确定了相应的标度律。然而，对于90度的下降，它表明，速度场有一个更复杂的结构，超出了通常的缩放参数调用聚结。
2017-09-22 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Droplets on substrates with oscillating wettability
近几十年来，已经设计了新型的固体基底，其响应于光或静电场而改变其润湿性。在这里，我们研究了基板上的液滴振荡均匀的润湿性，通过改变最小和最大接触角和频率。为了模拟这种情况，我们使用我们以前的工作[Grawitter和Stark，软物质17，2454（2021）]，其中我们结合接触线速度的Cox-Voinov定律实施边界元法，以确定液滴内的流体流动。在瞬态状态之后，液滴执行稳定振荡，其振幅随着频率的增加而减小。对于慢振荡，我们的数值结果与线性球帽模型吻合得很好。当我们用特征弛豫时间重新调整频率时，它们会在主曲线上崩溃。相反，对于快速振荡，我们观察到与主曲线的显著偏差。磁化率的衰减较弱，润湿性和接触角的振荡之间的相移保持低于预测的$π/2$。当研究液滴高度和接触角的组合动力学时，原因变得明显。它揭示了非可逆的形状变化，在一个振荡周期，即使在低频率下，由于诱导液滴内的流体流动，这是没有捕获的球帽模型。类似的周期性的非互易形状变化发生在低频率时，液滴被放置在振荡的非均匀润湿性的六重对称的配置文件。这样的轮廓受到拉盖尔-高斯激光模式的光强度图案的启发。由于非可逆的形状变化诱导流体循环，这是从外部可控的，我们的研究结果设想设计有针对性的微流体运输液滴内的溶质。
2021-08-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The collective behaviour of ensembles of condensing liquid drops on heterogeneous inclined substrates
采用长波介观流体动力学模型的膜高度的演变，我们研究合奏的固定和滑动滴的挥发性液体，连续冷凝到一个化学不均匀的倾斜基板。我们的分析相结合，一方面，路径延续技术，以确定分叉图的单滴非挥发性液体上的单个亲水性斑点上的部分dropped基板和，在另一方面，时间模拟的增长和脱钉的个人冷凝液滴，以及大合奏的长期行为，这样的下降。钉扎液滴在亲水点上生长，脱钉并沿着基底滑动，同时与其他钉扎液滴和滑动更慢的较小液滴合并，并且可能经历珠光不稳定性。因此，集体行为收敛到一个稳定的状态，其中冷凝和流出平衡。新兴的液滴尺寸分布的主要特点，然后可以与单滴分叉图。
2019-11-04 physics.flu-dyn
Patterning droplets with durotaxis
许多细胞类型都显示出了非凡的能力，可以检测并沿着底层基质的硬度梯度移动-这一过程称为硬旋转。硬旋转的潜在机制仍然没有得到解决，但通常认为涉及主动感觉和运动。在这里，我们表明，简单的液滴也进行硬旋转。通过调制基板刚度，我们获得了软，平坦的基板上的液滴位置的精细控制。与其他控制机制不同，液滴durotaxis在不施加化学、热、电或地形梯度的情况下工作。这使得大规模液滴图案化的新方法成为可能，并且可能用于许多应用，例如微流体、热控制和微制造。
2013-05-23 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
Equilibrium Contact Angle at the Wetted Substrate
我们建立了一个新的模型的稳态接触角的液滴在润湿基板。覆盖基底的不可移除的薄液体膜由液体和固体分子之间的分子间力控制，我们使用标准分离压力近似来描述该分子间力。平衡分离压力与表面张力，我们发现液体表面的光滑形状。我们表明，我们可以提取一个有效的接触角从该地区的薄膜和液滴满足。重要的是，我们发现对于大液滴，接触角与液滴尺寸无关。相反，接触角由表面张力和分离压力参数通过适用于小和大接触角的简单公式确定。我们建议，比较我们的模型预测实验测得的接触角将能够约束分离压力模型的参数。
2022-07-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spreading dynamics of droplets impacting on oscillating hydrophobic substrates
本研究实验探究了液滴撞击正弦振荡疏水基底的铺展动力学，发现铺展分为受惯性与振荡控制的阶段I和回缩中因基底附加能量产生的阶段II，并推导了预测最大铺展直径及时间的比例分析，为优化基底振荡控制液滴铺展及传热传质应用提供依据。
2023-06-19 physics.flu-dyn
Electrically modulated dynamic spreading of drops on soft surfaces
在施加电压的情况下，基底的可变形性和液滴在其上的动态扩散之间的复杂相互作用仍然远未被很好地理解。在这里，我们表明，在软基板上的电铺展动力学是由电毛细作用，润湿线摩擦和粘弹性能量耗散在接触线的组合相互作用。我们的研究结果表明，在这种电弹性毛细介导的扩展的固着液滴，接触半径的演变表现出普遍的幂律在基板弹性为基础的无量纲时间，与电势依赖的扩展指数。同时，宏观动态接触角变化遵循接触线速度的一般幂律，由弹性相关的特征速度尺度归一化。我们的研究结果很可能提供了一个过多的新的应用程序，涉及液滴操纵的开发基础，通过利用电触发的蔓延和基板的遵守界面尺度之间的相互作用。
2015-04-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Leidenfrost drops on a heated liquid pool
我们表明，一个挥发性的液体滴放置在一个非挥发性的液体池的表面比沸点的下降可以经历一个莱顿弗罗斯特效应，即使是消失的小过热。这样的观察点的基板粗糙度的重要性，在这里考虑的情况下可以忽略不计，在确定的阈值莱顿弗罗斯特温度。为了使实验数据合理化，开发了基于Sobac等人[Phys.Rev.E90，053011（2014）]提出的理论模型。分析了液滴和基底的形状。该模型特别提供了蒸汽膜厚度的定标。对于小液滴，这些结垢似乎与固体基底上的莱顿弗罗斯特液滴的情况相同。对于大滴，相反，它们是不同的，没有证据表明烟囱形成已观察到无论是实验上还是理论上在本研究中考虑的液滴大小的范围内。关于蒸发动力学，半径随时间线性减小，无论滴的大小，这不同于固体基板上的莱顿弗罗斯特下降的情况。对于高过热度，液滴的特征寿命与过热度的关系遵循从模型导出的标度律，但在低过热度时，它偏离了这个标度，而是饱和。
2016-03-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
New identities for sessile drops
提出了一组新的数学恒等式，适用于平面和曲面基底上的轴对称固着液滴。几何参数，包括顶点曲率和高度，以及接触半径，由恒等式关联。的身份的有效性检查各种数值解都为平面和曲面基板。
2014-01-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Drop impact on wet granular beds: water-content effects on the cratering
本文通过实验研究液滴撞击不同粒径和含水量的湿颗粒床，发现飞溅与成坑行为由基底断裂及撞击、穿透、接触时间尺度的竞争决定。
2024-04-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Droplet settling on solids coated with a soft layer
空气中的液滴在软基底上的重力沉降是与许多自然过程和工程应用相关的普遍存在的事件。我们研究这一现象，通过开发一个三相润滑模型的液滴沉降到固体基底上的薄软层所代表的粘性膜，弹性可压缩层和弹性片支持的粘性膜。通过结合尺度分析，分析方法，和数值模拟，我们阐明了所产生的液滴动力学是如何受到软层的性质。我们发现，这些软层可以显着影响重力沉降过程中的液滴形状。当存在软层的变形的线性响应时，与液滴沉降到刚性基底上的情况相比，空气层需要更长的时间排出。我们的研究结果提供了新的见解液滴和固体之间的耦合相互作用的薄膜覆盖的软材料。
2021-06-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Morphology and stability of droplets sliding on soft viscoelastic substrates
本研究揭示了液体与固体间的能量耗散分配如何控制粘弹性凝胶上滑动液滴的形态与稳定性，提出了高度吻合实验数据的凝胶润湿非线性模型，并指出存在显著滑移现象。
2023-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Inverted Cheerios effect: Liquid drops attract or repel by elasto-capillarity
漂浮在液体界面上的固体颗粒表现出由表面张力介导的长程吸引力。在没有体弹性的情况下，这是主要的横向相互作用的机械来源。在这里，我们表明，一个类似的长程相互作用发生在相邻的液滴之间的固体基板上，这至关重要地依赖于毛细作用和体积弹性的组合。我们实验观察软凝胶上的液滴之间的相互作用，并提供了一个理论框架，定量预测的液滴的迁移速度。值得注意的是，我们发现，虽然在厚基板上的相互作用是纯粹的吸引力，并导致滴-滴聚结，对于相对较薄的基板的短程排斥发生，防止两滴直接接触。这种多功能的新相互作用是“Cheerios效应”的液体对固体的类似物。该效应将强烈影响液滴软聚合物膜的凝聚和粗化，并对胶体组装和机械生物学具有潜在的意义。
2016-01-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Durotaxis and antidurotaxis droplet motion onto gradient gel-substrates
本研究通过分子动力学模拟，发现凝胶基底刚度梯度可驱动液滴沿梯度（趋硬性）或逆梯度（逆趋硬性）运动，机制涉及界面能最小化，且趋硬性更高效，为微流控等应用提供指导。
2024-08-21 physics.flu-dyn
Symmetric and Asymmetric Coalescence of Drops on a Substrate
对粘性液滴在基底上的聚并进行了实验和理论研究。我们考虑的情况下，液滴可以有不同的接触角，导致一个非常不对称的聚结过程。侧视实验揭示了连接液滴的“桥”具有自相似动力学，为研究固着液滴的聚并提供了新的视角。我们表明，桥梁的通用形状是准确描述的一维润滑方程的相似解。我们的理论预测了一个随时间线性增长的桥，并强调了对接触角的强烈依赖性。在没有任何可调参数的情况下，我们发现与所有实验观察定量一致。
2012-07-11 physics.flu-dyn
Gaseous viscous peeling of linearly elastic substrates
我们研究了压力驱动的气体传播到两个线性弹性基板之间的微米尺度的间隙。应用润滑近似，流场是由弹性和粘性之间的相互作用，以及弱稀疏性和低马赫压缩性，特征的气体微流。几个物理限制允许简化的控制演化方程，并使解决方案的自相似性。这些极限对应于不同的时间尺度和物理状态，包括压缩性-弹性-粘度、压缩性-粘度和弹性-粘度主导平衡。对于与背景压力产生的弹性形变相似的预润湿层厚度，压缩性和弹性之间的对称性允许获得包括弱稀疏效应的自相似解。通过演化方程的数值解验证了结果
2017-09-06 physics.flu-dyn
How water droplets evaporate on a superhydrophobic substrate
研究了水滴在超疏水基底上的蒸发过程。虽然以前的研究主要集中在接触角小于90^ \circ的液滴，但在这里，我们分析了几乎所有可能的接触角范围（10^ \circ-150 ^\circ）。更大的接触角和钉扎接触线可以通过使用超疏水碳纳米纤维基底来实现。考察了接触角和液滴质量随时间的变化。实验数据与Popov（Physical Review E 71，2005）提出的模型具有良好的定量一致性，表明蒸发过程是准静态的，扩散驱动的，并且热效应不起作用。此外，我们表明，实验数据的接触角和液滴质量的演变可以崩溃到一个各自的通用曲线为所有的液滴尺寸和初始接触角。
2011-02-18 physics.flu-dyn
Droplet impact dynamics on Janus-textured heated substrates
本文采用热格子玻尔兹曼方法数值研究了液滴在Janus织构加热衬底上的碰撞动力学行为。研究了润湿性、Jakob数和Weber数等因素对Janus织构加热表面液滴撞击动力学行为的影响。模拟结果显示了三种类型的沸腾状态，即，接触沸腾、过渡沸腾和膜沸腾。接触沸腾状态下液滴定向向稠密区迁移，而在低韦伯数下膜态沸腾状态下液滴向稀疏区迁移，这与实验中液滴运动方向一致[Zhang et al.，高级功能材料：2019，29，1904535]。在Janus织构的加热基底上，液滴的自推进是由于不平衡的杨氏力、蒸汽压差和热泳力的作用。此外，具有低润湿性的Janus织构表面具有优异的成核行为，导致它们通常容易从有效的过渡沸腾状态过渡到低效的膜沸腾状态。此外，随着Jakob数的增加，液滴的沸腾状态由接触沸腾状态向过渡沸腾状态再向膜沸腾状态转变。
2022-10-30 physics.flu-dyn
Drops on an inclined heterogeneous substrate: onset of sliding motion
研究了液滴在倾斜非均匀基底上的钉扎和退钉扎随倾斜度和非均匀性幅度的变化规律。两种类型的异质性被认为是：一个疏水性的缺陷，阻止液滴在前面，和一个亲水性的，它在后面举行。两种不同类型的脱钉导致的滑动运动被确定，并由此产生的粘滑运动进行了数值研究。
2006-03-08 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Leidenfrost drop impact on inclined superheated substrates
在实际应用中，液滴总是以各种倾角撞击固体壁面。对于Leidenfrost液滴的倾斜冲击，其在其底部表面下具有蒸汽层以防止其与过热基底直接接触，液滴可以几乎无摩擦地沿着基底滑动，伴随着扩展和缩回。为了单独研究这些过程，我们实验观察了乙醇液滴的过热倾斜基板的影响，使用高速成像从两个不同的角度同步。我们首先研究动态莱顿弗罗斯特温度，这主要取决于正常的韦伯数${We}_\perp $。然后将衬底温度设置为足够高以研究莱顿弗罗斯特滴行为。在铺展过程中，液滴始终保持均匀。并且最大扩频因子$D_m/D_0$遵循与大的正常韦伯数${We}_\perp $的幂律依赖性，对于$We_\perp \geq 30$为$D_m/D_0 = \sqrt{We_\perp /12+2}$。在收缩过程中，由于重力作用，具有低冲击速度的液滴变得不均匀。对于滑动过程，所有研究的液滴的停留时间几乎是一个常数，这是不受倾角和$We$数。无摩擦蒸汽层导致无量纲滑动距离$L/D_0$遵循幂律依赖于平行韦伯数$We_\parallel$为$L/D_0 \propto We_\parallel^{1/2}$。在不直接接触基底的情况下，液滴的行为可以分别由${We}_\perp $和$We_\parallel$确定。当撞击速度太高时，液滴破碎成许多微小的液滴，这就是所谓的飞溅现象。在当前参数范围内，临界飞溅标准为$We_\perp…
2020-08-26 physics.flu-dyn
Droplet motion on chemically heterogeneous substrates with mass transfer. II. Three-dimensional dynamics
我们考虑一个薄液滴，蔓延在一个平坦的，水平的和化学异质表面。液滴的体积通过规定的任意时空函数发生变化，该函数沿接触线缓慢变化并消失。通过匹配渐近分析，导出了近似圆形接触线傅里叶谐波的演化方程组，该方程组适用于带滑移的Stokes方程的长波极限。数值实验突出了长波模型和导出的方程之间的一般优秀的协议，表明这些都能够捕捉到许多功能，其特征在于基板的异质性和液滴运动的传质之间的复杂的相互作用。
2021-12-20 physics.flu-dyn
Droplets capped with an elastic film can be round, elliptical, or nearly square
我们目前的实验表明，部分润湿液滴覆盖拉紧弹性膜是高度可调的。调节张力允许控制接触角和液滴形态。通过利用这些弹性边界，液滴可以被制成具有可调节的纵横比的椭圆形，并且甚至可以被转变成接近正方形的形状。该系统可用于创建可调谐液体透镜，而且，提出了一种独特的方法来液体图案化。
2018-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
Local dissipation limits the dynamics of impacting droplets on smooth and rough substrates
撞击到固体基底上的液滴以复杂的动力学变形。为了提取主导这种动态的主要机制，我们部署基于相场方法的数值模拟。与实验的直接比较表明，局部接触线的耗散限制了液滴的扩散动力学及其缩放的最大扩散半径$β_\mathrm{max}$。通过假设线性响应，通过在接触线的阻力，我们的模拟合理的实验观察液滴的影响，通过一个单一的接触线摩擦参数$μ_f$测量的光滑和粗糙的基板。此外，我们的分析表明，在低和中等的冲击速度耗散在接触线限制的动态，我们描述$β_\mathrm{max}$的缩放定律$β_\mathrm{max} \sim (Re μ_\mathrm{l}/μ_f)^{1/2}$，这是一个功能的液滴粘度（$μ_\mathrm{l}$）和雷诺数（$Re$）。
2016-11-15 physics.flu-dyn
Droplet impact and Leidenfrost dynamics on a heated post
本研究探讨了液滴撞击加热毫米柱的流体破碎和莱顿弗罗斯特动力学。使用高速光学和红外成像，我们调查的液滴寿命，破碎和沸腾模式，以及不同的基板的冷却性能。与平坦基板相比，柱基板导致更短的液滴寿命和高20°C的莱顿弗罗斯特温度，这归因于沿着柱的高度的混合沸腾模式和额外的钉扎。对于低于莱顿弗罗斯特点的温度，在核沸腾状态下，后基板也提供了比其平坦对应物更大的最大温度下降。增强的冷却能力可以归因于更好的液滴钉扎和扩大的液滴-基板接触面积。在倾斜表面上的冲击中，立柱的卓越冷却性能变得尤为明显，立柱成功地防止了液滴的滚动和反弹，使最大局部温度下降增加了51%至180%。有趣的是，在略高于莱顿弗罗斯特点的温度和韦伯数的一个相对较窄的范围内，后基板上的液滴反弹，而不是打破了由于惯性，毛细管和气泡（薄膜）动力学的复杂的相互作用。总的来说，研究结果表明，一个大尺度结构增加莱顿弗罗斯特温度，并提高液滴破碎和界面传热效率在非等温液滴的影响。
2022-10-09 physics.flu-dyn
Evaporation of sessile drops on a heated superhydrophobic substrate
本文实验研究了加热超疏水铝基底上静止水滴的蒸发动力学，发现双液滴系统因蒸汽屏蔽效应蒸发更慢且寿命更长，并提出综合理论模型准确预测了不同温度和构型下的蒸发行为。
2025-07-01 physics.flu-dyn
Mechanism of Contact between a Droplet and an Atomically Smooth Substrate
当液滴轻轻地落在原子级光滑的基底上时，它将最有可能在约0.1秒内接触下面的表面。然而，根据流体力学的理论估计预测接触时间为10至100秒。是什么导致了这种巨大的差异，大自然又是如何将接触速度提高了两个数量级的？为了探索这个基本问题，我们准备原子级光滑的基板，通过在玻璃上涂覆液体膜或使用新鲜裂开的云母表面，并可视化液滴接触动力学与30 nm的分辨率。有趣的是，我们发现了两种不同的加速方法：（1）由于即使是微小的扰动，液滴打滑打破旋转对称性，并在最薄的间隙位置产生早期接触，以及（2）对于旋转对称的未扰动情况，以前未被注意到的边界流仅为0.1 mm/s，加速空气排出超过1个数量级。总之，这两种机制普遍解释了光滑基底上的一般接触现象。这些基本发现为接触和排水研究提供了新的思路。
2017-06-09 physics.flu-dyn
Spreading of a liquid drop over a plane rigid substrate due to intermolecular forces
本文给出了描述液体层由于分子间力而扩散的方程的自相似解，并假定当层的厚度达到分子尺寸量级时，它变成单分子层，可以是液体也可以是气体。为了描述液滴的扩展，描述液体或气体单分子层的演化的方程的解与自相似解匹配，使用相关的边界条件。
2008-07-17 physics.flu-dyn
Fluid flow structures in an evaporating sessile droplet depending on the droplet size and properties of liquid and substrate
本文研究了轴对称蒸发液滴内的准稳态流动，其流动随基片与流体的导热系数、流体挥发性、接触角和液滴尺寸的变化而变化。得到了正己醇、正丁醇和乙醇液滴的温度分布和涡结构。为此目的，已联合考虑了一个蒸发固着液滴的流体动力学，在液滴和基板的热传导和蒸汽在空气中的扩散的影响。利用ANSYS Fluent软件对方程进行了有限元求解。的相图演示的数量和方向的漩涡作为接触角和基板的流体的热导率的比率的函数，得到并分析了各种值的参数。特别地，重力对液滴形状的影响和液滴尺寸的影响已经被考虑。我们发现，高挥发性液滴的相图不包含对应于反向单涡的子区域，并且它们的单涡子区域变得更加复杂。大尺寸液滴的相图不连续对应于一个规则的单涡和三个涡的子区域。我们演示了如何单涡子区域消失的液滴尺寸的逐渐增加。
2020-08-24 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Gradient dynamics model for drops of volatile liquid on a porous substrate
针对强约束下多孔基底上挥发性部分润湿液滴的铺展问题，提出耦合蒸汽密度、液滴高度和多孔层饱和度分布的梯度动力学模型，揭示吸附等温线及液滴铺展、吸液与饱和度晕形成行为。
2024-07-31 physics.flu-dyn
Dynamics of the interaction of multiple evaporating droplets on compliant substrates
本文通过润滑理论和有限元模拟，研究了软粘弹性基底上两个挥发性液滴的蒸发相互作用，发现基底和气相耦合决定吸引或排斥，马兰戈尼应力抑制吸引并延长寿命，中等刚度基底出现对称性破缺。
2023-10-12 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
Drops of volatile binary mixtures on brush-covered substrates
本文提出一个基于自由能梯度动力学的介观模型，耦合描述刷状基底上挥发性二元混合液滴的铺展、蒸发、吸入、扩散与分层过程，并通过数值模拟展示其应用。
2024-05-28 physics.flu-dyn
