近日，能源與動(dòng)力工程學(xué)院2019級(jí)本科生于汶隴、2018級(jí)本科生朱東、2021級(jí)碩士生王文浩在能動(dòng)學(xué)院青年教師趙嘉毅的指導(dǎo)下，于國(guó)際物理類TOP期刊《應(yīng)用物理學(xué)報(bào)》(Applied Physics Letters，中科院二區(qū)，IF= 4.20)上發(fā)表了以“超疏水表面上雙液滴融合反彈行為”(The rebounding-coalescing behaviors in drop-on-drop impact on a superhydrophobic surface)為題的學(xué)術(shù)論文。本科生于汶隴為第一作者，趙嘉毅為論文通訊作者，上海理工大學(xué)為第一通訊單位。
生活中不難發(fā)現(xiàn)，荷葉表面具有復(fù)雜的微納結(jié)構(gòu)，露珠能夠在荷葉上自由滾動(dòng)，這種現(xiàn)象被稱為“荷葉效應(yīng)”。受此啟發(fā)，仿生的人造表面經(jīng)過(guò)特殊處理同樣也能具有這樣的“超疏水”特性，可被應(yīng)用于風(fēng)力機(jī)表面抗結(jié)冰、流體機(jī)械減阻、太陽(yáng)能面板自清潔、醫(yī)療用品防感染等諸多領(lǐng)域。然而，超疏水表面存在著不穩(wěn)定、易失效的瓶頸問(wèn)題，無(wú)法大范圍、長(zhǎng)期使用，因此，我校葉輪機(jī)械流動(dòng)控制及檢測(cè)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)著手分析水滴在超疏水表面的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，實(shí)驗(yàn)研究了液滴在超疏水表面的融合反彈行為，總結(jié)了不同韋伯?dāng)?shù)與偏移率組合下液滴融合反彈的三種基本狀態(tài)，利用理論模型定量闡明了液滴反彈的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，為更高效、穩(wěn)定的超疏水表面設(shè)計(jì)提供了研究支撐。
該論文基于實(shí)驗(yàn)從韋伯?dāng)?shù)與偏心率組成的二維參數(shù)空間內(nèi)劃分出了雙液滴融合后的壺型（jug-like）、餅型（pancake-like）、擺錘型（pendulum-like）三種基本反彈行為區(qū)域，并利用左右鋪展半徑分析其形成機(jī)理與特征。同時(shí)建立與驗(yàn)證了基于動(dòng)量守恒原理的平均最大鋪展半徑與韋伯?dāng)?shù)、偏心率的定量理論模型。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(12002212, 11872283)和上海市英才揚(yáng)帆計(jì)劃(20YF1432800)的資助。
三種基本狀態(tài)下液滴的融合反彈行為
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論文鏈接：https://doi.org/10.1063/5.0101755
供稿：能動(dòng)學(xué)院
