落地的水滴没有飞溅,而是跳起了芭蕾舞( 四 )

水滴落到固体表面后的动态行为一般在几毫秒到十几毫秒的时间内完成 。 水滴撞击表面后的结果(水滴弹回或飞溅)取决于固体表面的结构和化学性质 。 但是 , 由于水滴具有可变形性 , 且撞击水滴与固体发生相互作用的速度极快 , 操控这种行为十分困难 。

该研究采用的图案化表面 , 不同区域对液体具有差异化的粘附力 。 当液滴撞击到表面后首先铺展成为圆形液膜 。 在不对称粘附力的作用下 , 液膜发生各向异性回缩行为 。 非向心的粘附力形成力矩 , 且作用效果随着液膜的回缩逐渐累积 , 最终形成角动量 。 该过程中 , 液滴由碰撞前的平动变为了碰撞后的转动 , 转变为全新的运动形态 。

研究人员借助同步高速成像系统 , 对这一行为进行了详细的记录与分析 。 研究表明 , 表面粘附力图案的对称性对液滴碰撞行为起着关键作用 。 通过改变图案的旋转对称性/镜面对称性 , 可以使液滴碰撞后产生旋转、翻滚、竖直回弹等多种行为 。 “我们系统研究了液滴碰撞及回弹过程 , 通过调节基底浸润性图案的旋转对称性或镜


推荐阅读