Measuring surface tensions of soft solids with huge contact-angle hysteresis
液滴在固体基底上的平衡接触角可以揭示固体表面的基本性质。然而，当液滴在表面上的运动显示出明显的滞后时，通常认为固体的平衡性质不能确定。本文介绍了一种测量具有强润湿滞后的软固体表面张力的方法。通过润湿流体的表面张力和固体的线性弹性响应的独立知识，接触线下的固体变形和单个液滴的接触角一起揭示了固体相对于液相和气相的表面张力的差异。如果固体的弹性性质是未知的，则该表面张力差可以由基底变形随接触角的变化来确定。这些结果揭示了一个交替的平衡接触角，相当于经典形式的Young-Dupré，但用表面张力代替表面能。我们激励和应用这种方法与实验明胶，一种常见的水凝胶。
2021-05-20 cond-mat.soft
The Role of Contact Angle Hysteresis for Fluid Transport in Wet Granular Matter
湿颗粒的结构决定了沙堡的稳定性。关于流体袋大小分布的实验数据对其来源是不明确的。我们发现，接触角滞后起着重要作用的平衡分布的桥梁的体积，而不是几何紊乱，因为通常proposetured，这有很大的影响，湿颗粒床的机械性能，包括历史依赖的流变学和降低的强度。我们的研究结果是使用一种新的模型，其中拉普拉斯压力，桥体积和接触角是与接触点相关的动态变量。在考虑接触线钉扎的同时，我们跟踪了每个桥的时间演变。我们观察到一个交叉的幂律衰减的毛细管压力的方差在晚些时候和饱和的方差桥体积连接到接触线钉扎的有限值。大规模的模拟表明，在桥网络中的液体传输的平衡动力学在早期很好地描述了一个平均场模型。最终桥体积的扩展可直接与接触角滞后的大小相关。
2015-08-06 cond-mat.soft
Depth-dependent hysteresis in adhesive elastic contacts at large surface roughness
接触力-压痕深度测量在接触实验涉及顺应性材料，如聚合物和凝胶，显示滞后回线的大小取决于最大压痕深度。这种深度相关的滞后（DDH）是不能用经典的接触力学理论解释，被认为是由于材料的粘弹性，塑性，表面聚合物交错，和水分等的影响，它已被观察到，DDH的能量损失最初增加，然后减少与粗糙度。一位作者提出了一个力学模型的基础上发生的粘附和粗糙度相关的小尺度不稳定性来解释DDH。然而，该模型仅适用于无限小的表面粗糙度的制度，因此，它不捕捉在大粗糙度制度的能量损失与表面粗糙度的减少。基于Maugis-Dugdale的弹性粘附接触理论和Nayak的粗糙表面理论，提出了一种适用于大表面粗糙度区域的新的力学模型。该模型捕捉的趋势，减少能量损失的粗糙度增加。它还捕捉实验观察到的能量损失的最大压痕深度，材料和表面特性的依赖关系。
2018-03-20 cond-mat.soft
Loading-unloading hysteresis loop of randomly rough adhesive contacts
本文研究了软固体与随机粗糙面粘附接触时的加载和卸载行为。粗糙度被假定为描述一个自仿射分形波矢量的有限范围内。谱方法被用来生成这样的随机粗糙表面。对结果进行统计平均，计算的接触面积和施加的载荷显示为加载和卸载条件下贯入度的函数。我们发现，结合的粘附力和粗糙度导致滞后加载-卸载循环。这表明，能量可以简单地作为粗糙度和范德华力的结果而损失，因为在这种情况下，存在大量的局部能量极小值，并且系统可能被困在亚稳态中。我们数值量化的滞后损失和评估的表面统计特性和能量的粘附上的滞后过程的影响。
2016-04-29 cond-mat.soft
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
Dynamic hysteresis of an oscillatory contact line
研究振荡润湿中接触角与接触线速度间的动态滞后现象，发现其与表面接枝层柔性成比例相关而非耗散效应，并确定广义Hocking线性定律和修正GNBC可预测该滞后。
2024-08-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Droplet trapping in bendotaxis caused by contact angle hysteresis
被动液滴传输机制，其中连续的外部能量输入是不需要的运动，近年来受到了极大的关注。这种机制的实验研究往往忽略或使用小心的处理，以尽量减少，接触角滞后，这可能会阻碍液滴运动，甚至完全阻止它。在这里，我们考虑的影响，接触角滞后的bendotaxis，一种机制，液滴自发变形的弹性通道，通过毛细管压力，从而移动。在这里，我们试图了解当接触角滞后阻止bendotaxis。我们补充了以前的数学模型的动态的bendotaxis与一个简单的模型的接触角滞后，并表明，该模型预测液滴捕获时滞后是足够强的。通过确定这些被困液滴的平衡配置，并评估其线性稳定性，我们发现了一个敏感的依赖于接触角滞后的bendotaxis和开发标准来描述液滴将被困。
2022-01-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Why soft contacts are stickier when breaking than when making them
本研究通过裂纹扰动模型和实验证明，即使无接触老化或粘弹性，表面粗糙度也能在完全弹性接触中引发粘附滞后，揭示接触周长的粘滑不连续跳跃，并定量重现实验滞后，解释软材料粘附的普遍性。
2023-07-26 cond-mat.soft
Magnetic Field Inspired Contact Angle Hysteresis Drives Floating Polyolefin Rafts
本文报道了用稳恒磁场驱替漂浮的聚合物（聚烯烃）筏。该效果是由于重力使水/蒸汽界面变形、接触角滞后和液体载体的抗磁性的相互作用。磁场（ca. 0.06 T）使水/汽界面变形，影响界面表观接触角。这种变形产生了推进力，使聚合物筏移位。记录了筏体质心的位移速度。该效应与受磁场影响的接触角滞后有关，从而能够改变表观界面接触角。提出了该过程的半定量模型
2017-12-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Contact Angle Hysteresis on Superhydrophobic Stripes
实验研究了条纹状超疏水表面的接触角滞后现象，并定量讨论了其与固相分数$ϕ_S$的关系。结果表明，后退制度是由一个纵向滑动运动的变形接触线。尽管织构具有各向异性，但后退接触角保持各向同性，即在纵向和横向上实际上相同。与Cassie方程的预测相反，后退角的余弦随$ϕ_S$非线性增长。为了解释这一点，我们开发了一个简单的理论模型，它表明，后退角的值取决于弱缺陷在光滑的固体区域和强缺陷在条纹的边界，其规模为$ϕ_S^2 \ln ϕ_S$的弹性能量。前进的接触角被认为是各向异性的，除了在稀的制度，其值是由液滴的滚动运动。纵向前进角的余弦线性地依赖于$ϕ_S$，但是只有当我们将Cassie方程推广到弱缺陷时，才能提供对数据的满意拟合。横向前进角的余弦小得多，并且在$ϕ_S\simeq 0.5$处最大化。它的值的解释，可以得到，如果我们调用一个额外的能量，由于在这个方向上的强缺陷，这是成比例的$ϕ_S^2$。最后，发现接触角滞后是相当大的并且通常是各向异性的，但是当$ϕ_S\leq 0.2$。
2014-07-21 cond-mat.soft
Finite deformations induce friction hysteresis in normal wavy contacts
本文通过有限元模型研究波状刚性压头与可变形基底的法向接触循环，揭示有限变形和非线性流变下界面摩擦导致接触滞后与能量耗散，并给出超越线弹性框架的新解释。
2025-03-10 cond-mat.soft
Modelling contact angle hysteresis on chemically patterned and superhydrophobic surfaces
我们研究了接触角滞后的化学图案和超疏水表面，作为液滴体积是准静态增加和减少。我们认为两个，和三个，使用分析和数值方法，以尽量减少自由能的下降的尺寸。在两个维度，我们发现，在协议与其他作者，一个滑动，跳跃，坚持运动的接触线。在三维中，这种行为持续存在，但接触线跳跃的位置和幅度对表面图案的细节很敏感。在两个维度上，我们确定分析上的不同表面上的前进和后退的接触角，我们使用数值的见解，认为这些提供了三维情况下的边界。我们提出了明确的模拟表明，一个简单的平均超过无序是不足以预测的细节的接触角滞后，并支持解释低接触角滞后的悬浮液滴在超疏水表面。
2006-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Modified Smoothed Particle Hydrodynamics Approach for Modelling Dynamic Contact Angle Hysteresis
动态润湿在多相流物理学中起着重要的作用，并且在许多工业和岩土工程应用中具有显著的影响。在这项工作中，一个改进的光滑粒子流体动力学（SPH）模型被用来模拟表面张力，接触角，和动态润湿效果。在毛细管中模拟了润湿和去湿现象，其中液体颗粒被移动的基底升高或撤回。通过引入一种新的液-固界面粘性力公式，对SPH模型进行了修正，以再现运动接触线的速率相关行为。通过考虑界面粘性力的动态接触角模拟，验证了新公式的有效性和准确性。此外，通过经验幂律关联式考察了不同大小的界面粘性力对接触角动力学的影响，导出的常数表明动态接触角随界面粘性力单调变化。模拟结果与实验观察和理论预测相一致，表明界面粘性力与流体滑移长度和微观表面粗糙度有关。研究表明，改进的SPH模型能够成功地考虑运动接触线的速率相关效应，可用于动态条件下的真实多相流模拟。
2018-04-08 cond-mat.soft
Contact angle hysteresis and oil film lubrication in electrowetting with two immiscible liquids
水滴在环境油中的电润湿（EW）已经发现了广泛的应用，包括芯片实验室设备、显示屏和变焦透镜。所有这些应用的功效取决于接触角滞后（CAH），由于润滑层薄，在环境油存在下，CAH通常会降低。虽然众所周知，AC电压降低环境空气中EW的有效接触角滞后（CAH），但我们在此证明环境油中EW的CAH随着AC和DC电压的增加而增加。考虑到氟聚合物-油-水系统的分离压力、短程化学相互作用、粘性油夹带和静电应力，我们发现这种观察可以通过随着电压的增加而在液滴下面的油层逐渐变薄来解释。这使液滴暴露于下面的固体的粗糙度，从而增加滞后。
2018-04-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Adhesive contact mechanics of bio-inspired pillars: exploring hysteresis and detachment modes
针对仿生柱体黏附，提出基于 Lennard-Jones 势的模型以完整模拟趋近与回缩循环，揭示了柱体几何与界面缺陷对接触压力分布的影响，并阐明了多模式脱黏与接触跃变导致的黏附迟滞现象。
2024-11-13 cond-mat.soft
Effective boundary conditions for dynamic contact angle hysteresis on chemically inhomogeneous surfaces
最近的实验（Guan等人，2016 a，b）显示了许多关于动态接触角滞后的有趣现象，但仍然缺乏完整的理论解释。在这项工作中，我们研究了时间平均的表观前进和后退接触角表面上的周期性化学图案。首先利用Onsager变分原理导出了均匀表面上表观动态接触角的Cox型边界条件。在此基础上，我们提出了二维化学非均匀表面上一些典型的移动接触线问题的简化模型。多尺度展开和平均技术来近似模型的渐近小的化学图案。得到了平均动态接触角的定量公式。它明确地给出了前进和后退接触角如何依赖于速度和基板的化学不均匀性。该公式是Cox型边界条件在非均匀表面上的粗粒度版本。数值模拟验证了分析结果。数值结果还表明，该公式很好地表征了实验中观察到的动态接触角滞后的复杂行为。
2021-05-18 cond-mat.soft math.CA physics.flu-dyn
A reduction-to-absurdity approach using absolutely smooth solid surfaces to unveil the origins of wetting
接触角滞后和动力学角的产生是接触角偏离平衡态的两个基本现象。固体表面的粗糙度、薄膜中的分离压力以及液固间的粘附力都被认为是产生这种现象的原因。本文首次在超大规模分子动力学模拟中采用了绝对光滑的固体表面。结果表明，在绝对光滑的表面上，平衡角建立得很好，几乎是规则的，而滞后和动态角消失。用于推进接触线的凸纳米弯曲的关键结构也消失了。相反，由原子组成的固体，即使在最小的粗糙度下，也会带来显著的角度偏差和凸纳米弯曲。使用最先进的氦离子显微镜首次进一步进行了3D观察，揭示了原子级光滑表面上沿接触线的无处不在的纳米级变形。结果回答的角度偏差的起源问题，滞后和动态角度可以统一起源于摩擦，无论是静态或动态的;并在同一时间解决的难题滞后存在于报告的光滑表面，表明即使是最小的，即原子粗糙度是足够大的接触线上是有效的。这一结果与忽略粗糙度的分离压力理论相反，该理论预言了在绝对光滑固体上会出现滞后现象。
2019-01-15 cond-mat.soft
A mesoscopic model for microscale hydrodynamics and interfacial phenomena: Slip, films, and contact angle hysteresis
我们提出了一个模型的基础上的格子玻尔兹曼方程，是适合于模拟动态润湿。该模型是能够表现出基本的界面现象，如弱吸附的固体基质上的流体和存在的薄表面膜内的分离压力的作用。该表面膜中的动力学与流体本体中的流体动力学紧密耦合，确定主要感兴趣的宏观性质：流体动力学滑移;平衡接触角;以及接触角的静态和动态滞后。流固相互作用的赝势由一个排斥核和一个可以独立调节的吸引尾组成。这使得能够有效地修改分离压力的函数形式，使得可以改变在呈现相同平衡接触角的表面上的静态和动态滞后。模型化的固体-流体界面是扩散的，由壁概率函数表示，其最终控制固体和流体相之间的动量交换。这种方法使我们能够有效地改变固体基底的给定润湿性（即静态接触角）的滑移长度。
2012-02-28 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Friction law and hysteresis in granular materials
颗粒物质的宏观摩擦力往往会随着流速的增加而减弱，从而导致潜在的灾难性间歇现象，包括地震和山体滑坡。我们从理论上和数值模拟研究这种现象在简单的颗粒材料。我们表明，速度减弱，对应于一个非单调的行为，在摩擦法$μ(I)$，是存在的，即使动态和静态微观摩擦系数是相同的，但消失较软的颗粒。我们认为，这种不稳定性是由内源性的噪声，这往往使接触滑动，导致更快的流动和噪声增加。我们发现，软点，或在材料中的可激发区域，对应于滚动接触，即将滑动，其密度是由一个非平凡的指数$θ_s$。我们建立了一个微观理论的非单调性的$μ(I)$，这也预测的标度行为的声学噪声，滑动接触$χ$和滑动速度的分数，在$θ_s$。令人惊讶的是，当粒子变得无限硬时，这些量没有限制，正如数值所证实的那样。我们的分析合理化以前无法解释的意见，并提出新的实验验证的预测。
2017-11-13 cond-mat.soft
Micromechanical origin of plasticity and hysteresis in nest-like packings
未粘合的半柔性纤维的无序包装代表了一类跨越背景和规模的材料。从基于树枝的鸟巢到无纺织物，不同系统的体积力学来自于组成细长元件关于非永久接触的弯曲。在实验和计算包装的木棍，我们确定其响应循环oedometric压缩的突出特点：非线性刚度，瞬态塑性，并最终可重复的速度无关的滞后。我们跟踪这些功能，其微观力学的起源，确定在特征的外观，消失，和位移的内部接触。
2021-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Crack-front model for adhesion of soft elastic spheres with chemical heterogeneity
粘附滞后可由表面粗糙度或化学不均匀性引发的弹性不稳定性引起。然而，这些不稳定性在粘附滞后的作用仍然知之甚少，因为我们缺乏理论和数值模型占现实的粗糙度。我们的工作重点是低粗糙度或弱异质性的软弹性球的粘附，压痕过程可以描述为一个近似圆形的外部裂纹的格里菲斯式传播。我们讨论了如何描述接触的领域与化学异质性，导致波动的本地工作的粘附。我们引入了一个变分的一阶裂纹扰动模型，并验证我们的方法使用边界元模拟。裂纹扰动模型忠实地预测接触形状和滞后力穿透曲线，只要接触周长保持接近一个圆，接触区域是简单连接的。计算上，裂纹扰动模型是数量级更有效的比相应的边界元制剂，允许现实的异质性领域。此外，我们的裂纹前制定澄清连接的粘附滞后的经典理论钉扎的弹性线。
2021-08-15 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
Features of the Contact Angle Hysteresis at the Nanoscale: A Molecular Dynamics Insight
本研究利用分子动力学方法模拟了纳米尺度下液滴在外力作用下的形状，开发了准确评估前进与后退润湿角的解析模型，发现毛细管力与粘性力的相互作用及界面滚动运动对液滴形状至关重要，并验证了宏观Cox-Voinov模型在特定条件下的适用性。
2024-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.atm-clus
Droplets on Inclined Plates: Local and Global Hysteresis of Pinned Capillary Surfaces
局部接触线钉扎防止液滴重新排列到最小的全局能量，并且没有钉扎的液滴模型不能预测它们的形状。我们表明，实验更好地描述了一个理论，在这里开发的，不占约束接触线运动，作为例子液滴倾斜板。我们在合适的相空间中绘制出它们的形状。对于二维液滴，最大倾斜的临界点取决于滞后范围和Bond数。在3D中，它还取决于初始宽度，突出了沉积历史的重要性。
2014-07-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dewetting Characteristics of Contact Lenses Coated with Wetting Agents
假设：尽管已经开发了润湿剂来限制接触镜上的泪膜去湿，但是将润湿剂性质与泪膜去稳定化机制相关联的系统分析还不容易获得。澄清关键物理化学变量的不稳定特性将为确定最佳润湿剂提供合理的基础。实验：我们采用内部的体外平台来全面评估五种润湿剂在十七种不同配方和两种模型泪膜溶液（磷酸盐缓冲盐水（PBS）和人工泪液（ATS））中的引流和去湿动力学。我们考虑了膜厚度的演变，膜厚度在破碎，去湿前传播，并开发相关的接触角比较样品。调查结果：两性离子润湿剂通过降低去湿开始时的膜厚度并延迟去湿区域在镜片上的传播而有效地稳定泪膜。此外，调节二元混合物中的润湿剂表面浓度可以增强润湿特性。最后，尽管润湿剂分子性质存在差异，但镜片的$50\%$去湿时间与后退接触角和接触角滞后的乘积呈线性关系。因此，我们从根本上确立了最小化绝对接触角值和接触角滞后对于有效润湿性能的重要性。
2021-12-24 cond-mat.soft
Revealing the co-action of viscous and multistability hysteresis in an adhesive, nominally flat punch: A combined numerical and experimental study
本研究通过结合数值模拟与实验，揭示了粘弹性和小尺度多稳态在软弹性体与粗糙刚性压头接触时对粘附滞后的共同作用机制，发现地形的鞍点接触会显著增强滞后但受粘弹性力阻碍，为压敏胶和粘附抓取装置提供了理论参考。
2023-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Linking energy loss in soft adhesion to surface roughness
在运输（轮胎，垫圈，密封件），生物材料，微接触印刷和软机器人等领域，对软材料粘合的机械理解至关重要。长期以来，测量表明，接触的表观粘附功始终低于材料的固有粘附功，并且在分离期间存在粘附滞后，通常由粘弹性耗散解释。仍然缺乏的是一个定量的实验验证之间的联系，粘附和测量的地形。在这里，我们使用接触尺寸的原位测量来研究软弹性聚二甲基硅氧烷（PDMS）半球（模量范围从0.7到10 MPa）在四种不同的多晶金刚石衬底上的粘附行为，其形貌特征跨越八个数量级，包括下至朗斯特伦尺度。结果表明，表观粘附功的减少等于实现共形接触所需的能量。此外，在接触和移除期间的能量损失等于粘附的本征功和真实接触面积的乘积。这些研究结果提供了一个简单的机制，定量链接广泛观察到的粘附滞后粗糙度，而不是粘弹性耗散。
2019-12-02 cond-mat.soft
Anisotropic hysteresis on ratcheted superhydrophobic surfaces
我们考虑的平衡行为和动力学的液滴在超疏水表面图案化的脊或职位。由于表面图案化的各向异性几何形状，接触线可以优先从棘轮的一侧脱钉，导致新颖的部分悬浮的超疏水状态。在这种构造和塌陷状态下，液滴在被推动穿过表面时显示出强的方向性接触角滞后。然而，这两个国家的容易方向是不同的。这一观察使我们能够解释最近描述蝴蝶翅膀上水滴运动的实验。
2009-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Molecular origin of slippery behaviour in tethered liquid layers
本文通过分子模拟与实验揭示中等厚度PDMS系留液体层因表面光滑且缺陷少而具有最低接触角滞后，为超低滑动摩擦涂层设计提供指导。
2024-10-01 cond-mat.soft
The paradox of contact angle selection on stretched soft solids
软弹性网络的界面力学在生物学和技术领域中起着核心作用。然而，固体毛细作用的影响仍然存在争议，主要是由于应变依赖的表面能。本文从变分原理导出了弹性表面上液滴接触角的选择方程。据发现，基板的弹性施加一个非平凡的条件，涉及钉扎，滞后和接触线的流动性，所谓的Shuttleworth效应。我们通过实验验证了我们的理论的硅凝胶上的液滴，揭示了增强的接触线迁移率时，拉伸基板。
2018-03-12 cond-mat.soft
Generation of Motion of Drops with Interfacial Contact
如果液滴受到润湿性或温度梯度的影响，则液滴在固体表面上移动。然而，表面上的钉扎缺陷表现在润湿滞后或一阶非线性摩擦方面，在必须超过临界尺寸以使液滴移动的意义上限制了运动。然而，滞后的影响可以通过外部振动来减轻，该外部振动可以是结构化的或随机的，从而产生液滴的定向运动。许多众所周知的整流、放大和开关功能都可以通过这种运动来实现。感兴趣的一个具体情况是表面上的液滴的随机聚结，其引起自生噪声。这种噪声克服了钉扎电位，从而产生聚结液滴的随机运动。随机移动的聚结液滴本身表现出定向扩散通量时，存在的边界，以消除他们的吸收。在偏压存在的情况下，聚结的液滴执行扩散漂移运动，这可以在各种水和热管理技术中具有有用的应用。
2015-08-05 cond-mat.soft
A continuous contact force model for impact analysis in multibody dynamics
本文提出并讨论了一种新的连续接触力模型，用于多体系统中具有规则或不规则接触面的接触问题和能量耗散问题。该模型根据赫兹定律建立，并引入迟滞阻尼力来模拟接触过程中的能量耗散。由于基于系统动力学方程几乎不可能得到解析解，因此提出了碰撞系统的近似动力学方程，实现了系统动力学方程的良好近似。在近似动力学方程的基础上，建立了变形速度与变形之间的近似函数，并利用该函数计算了阻尼力引起的能量损失。该模型是通过修正原滞回阻尼参数公式建立的，该公式是由能量平衡和线动量守恒定律相结合推导出的。五个不同的连续接触模型的数值结果揭示了我们的新模型的能力，以及接触表面的动态系统响应的几何形状的效果。
2020-01-06 cond-mat.soft physics.class-ph
Nanodroplets on rough hydrophilic and hydrophobic surfaces
我们目前的分子动力学（MD）计算的结果上的粗糙的疏水性和亲水性固体表面上的液体纳米液滴的行为。在疏水表面上，纳米液滴的接触角强烈依赖于均方根粗糙度幅值，但它几乎与表面的分形维数无关。由于增加分形维数增加了短波长的粗糙度，而长波长的粗糙度几乎不变，我们得出结论，对于疏水相互作用的短波长（原子）的粗糙度是不是很重要。我们表明，纳米液滴是在一个凯西样的状态。对于粗糙的疏水表面，没有接触角滞后，由于强烈的热波动，这发生在液-固界面上的纳米尺度。然而，在亲水性表面上，由于较高的能垒，存在强的接触角滞后。这些研究结果对人工仿生超疏水表面的开发具有重要意义。
2008-05-07 cond-mat.soft
Factors Controlling the Pinning Force of Liquid Droplets on Liquid Infused Surfaces
具有部分润湿润滑剂的液体注入表面最近已被开发用于许多有趣的应用，例如用于液滴操纵、液滴收集和自发运动。当使用部分润湿润滑剂时，钉扎力是可以强烈影响液滴移动性的关键因素。在这里，我们推导出一个分析预测接触角滞后{在限制的弯月面的大小是远远小于液滴}，并数值研究它是如何控制的固体分数，润滑剂润湿角，和各种流体表面张力。我们进一步涉及的接触角滞后和钉扎力所经历的液滴上的液体注入的表面上，和我们的预测的临界滑动角与现有的实验观察是一致的。最后，我们讨论了为什么一个液滴在液体注入的表面与部分润湿的润滑剂通常经历更强的钉扎相比，一个经典的超疏水表面上的液滴。
2020-07-24 cond-mat.soft
Modelling viscoelastic adhesion and friction in sliding contact mechanics
本研究通过新能量方法探讨稳态滑动中粘弹性材料的粗糙粘附接触，揭示小/大尺度粘弹性对粘附强度、摩擦及能量释放率的影响，并获实验支持。
2024-11-12 cond-mat.soft
Anisotropic drop morphologies on corrugated surfaces
对液滴在微米尺度平行沟槽波纹表面上的铺展进行了实验研究和数值模拟。由于表面图案化，典型的最终液滴形状不再是球形。伸长方向可以平行于或垂直于凹槽的方向，这取决于初始跌落条件。我们解释这一结果的结果的各向异性的表面上的接触线运动和前进和后退的接触线的运动的差异。平行于凹槽，我们发现由于表面图案化而几乎没有滞后，并且只要液滴半径远大于凹槽的典型长度尺度，则平均接触角近似符合Wenzel定律。在凹槽周围，接触线可以被钉扎在脊的边缘处，导致大的接触角滞后。
2008-05-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Adhesive and non-adhesive contact of a rigid indenter and a thin elastic layer with surface tension
我们考虑刚性基底上的薄软层与刚性圆柱压头之间的粘附接触（“线接触”），并考虑该层的表面张力。首先，它示出的接触区域外的表面的边界条件是由恒定的接触角-在与固体表面接触的流体的情况下。在薄层近似下，在通常的小压痕和小表面倾角的假设下，问题得到了解析解。
2020-02-05 cond-mat.soft
Contact Angle Measurement in Lattice Boltzmann Method
接触角是润湿、毛细作用和移动接触线的基本特征;然而，尽管接触角现象被有效地模拟，但在计算流体动力学中，特别是在动态环境中，接触角的精确和实时测量还没有得到很好的研究。在这里，我们设计了一个基于几何的介观方案，在现场测量格子玻尔兹曼方法中的接触角。在不考虑重力影响的情况下，计算结果与球冠法的基准值吻合得很好。通过模拟光滑固体表面上的固着液滴和悬垂液滴以及化学非均匀表面上的接触角滞后，在重力环境中进一步验证了该方案的质量。该方案简单、高效，只需要本地数据。该方法不依赖于多相模型，可以很容易地扩展到三维动态接触角测量。
2018-01-22 cond-mat.soft physics.comp-ph
Adhesion between elastic solids with randomly rough surfaces: comparison of analytical theory with molecular dynamics simulations
用分子动力学（MD）模拟研究了具有随机粗糙自仿射分形表面的弹性固体之间的粘附接触。名义上的平面和曲面的模拟得到的界面结合能进行比较的预测的接触力学理论的Rewerson。理论和模拟结果一致，而观察到的大部分差异可以归因于有限的尺寸效应和长程性质的原子之间的相互作用在块和基板的MD模型，相比，分析理论，这是一个无限系统的界面接触相互作用。对于曲面（JKR型的问题）的有效界面能表现出弱滞后，这可能是由于在拉脱过程中的开口裂纹尖端附近的局部不可逆的分离过程的影响。
2011-12-22 cond-mat.soft
Energy invariance in capillary systems
我们证明了连续平移不变性的能量与可重构固体边界接触的毛细管表面。我们提出了一种理论方法来找到与任意形状的固体边界接触的球形毛细管表面的能量不变平衡，并研究动态摩擦力对边界重构的影响。实验上，我们实现了我们的想法，通过操纵的位置的一个液滴在楔形几何形状使用润滑剂浸渍的固体表面，消除接触角滞后，并提供了一个测试台，用于量化耗散损失的平衡。我们的实验表明，否则能量不变的重新配置的耗散能量损失是相对较小的，只要驱动时间尺度是长于典型的松弛时间尺度的毛细管表面。我们讨论了更广泛的适用性，我们的想法作为一种途径，在没有潜在的能源成本在低钉扎，低摩擦的情况下，液体操纵。
2017-04-28 cond-mat.soft
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
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
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
Deviation of viscous drops at chemical steps
我们提出了系统的润湿实验和数值模拟重力驱动的液滴在平面基板上的线性化学步骤装饰滑动。令人惊讶的是，观察交叉的最佳方向不是垂直于台阶的方向，而是取决于材料参数的有限角度。我们计算的景观的接触线迁移率模型表明，接触角滞后占主导地位的动态在步骤，并确定是否液滴传递到下基板上的力作用于液滴。这一分析得到了钉扎、交叉、滑动和滑动后钉扎的实验动态相图的很好支持。
2016-03-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Molecular dynamics simulation study of a polymer droplet transport over an array of spherical nanoparticles
利用分子动力学模拟研究了部分润湿聚合物液滴在纳米结构界面上的动力学行为。我们认为珠弹簧模型表示的聚合物液体，部分润湿的粗糙表面组成的周期性阵列的球形颗粒。结果表明，在足够小的值的外力，液滴保持钉扎在颗粒的表面，而在阈值以上，其运动由交替周期的钉扎和相邻颗粒之间的快速位移。后一过程涉及由于接触线的附接和分离而引起的前进和后退接触角的大的周期性变化。最后，在增加外力时，液滴质心稳定地移位，但后退接触角的振荡幅度以及最大接触角滞后保持相对不受影响。
2020-06-08 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
How charges separate when surfaces are dewetted
本研究揭示了后退接触线处电荷分离的普适机制，指出其源于后退接触线对双电层内束缚表面电荷的去润湿作用，建立的解析模型与实验和模拟结果一致，为相关基础问题与应用提供理论支撑。
2023-05-03 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Straight contact lines on a soft, incompressible solid
计算了软基片在直线接触作用下的变形，并将计算结果应用于两平行接触线间的静态细流。基底被认为是不可压缩的（Stokes类弹性描述），并且具有非零的表面张力，其最终取决于其表面是干的还是湿的而不同。对于一个单一的直线分离两个域具有相同的基板表面张力，脊的轮廓被证明是非常接近的Shanahan和德Gennes，但从接触线的距离等于弹性毛细管长度建立在基板表面张力和剪切模量。结果，接触线附近的发散消失，并被接触线处的表面张力平衡（诺伊曼平衡）所取代，尽管轮廓保持接近对数。在溪流的情况下，使用前面的解决方案作为一个格林函数允许一个分析计算的几何形状的变形基板，特别是它的斜率在每一侧（湿和干）的接触线。这两个斜率几乎与基材表面张力的倒数成比例，尽管由于标准弹性的线性性质，在最终表达式中难以确定每侧（湿和干）的相应重量。一个简单的参数相结合的诺依曼和杨方程，但是提供了克服这一限制。结果可能有令人惊讶的影响，具有塑性和弹性性能的系统上的滞后建模，很久以前开始由Extrand和Kumagai。
2019-11-04 cond-mat.soft physics.class-ph
