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目的 研究在液滴撞击固体表面的过程中,撞击速度和润湿梯度对液滴运动的影响。方法 采用分子动力学方法模拟纳米液滴以不同初始下落速度v_0撞击带有润湿梯度的固体表面,通过改变固体表面纳米方柱的间隙来构建润湿梯度,方柱间隙越小则接触角越小、润湿性能越好。结果 当v_0为0.3~1.1 nm/ps时,液滴撞击固体表面后沿固体表面朝着润湿性较强的方向移动;在v_0为0.7~1.1 nm/ps时,液滴出现了二次铺展;受到液滴的初始动能和钉扎效应的影响,液滴质心离开润湿梯度表面时的移动速度v_t出现了2个拐点。当v_0为1.2~1.5 nm/ps时,液滴在撞击固体表面后会发生弹跳,此时液滴在v_0垂直方向的速度分量随着v_0的增大呈线性增大趋势,而在v_0水平方向的速度分量为定值(0.017 nm/ps);液滴的弹跳速度v和弹跳角α会随着v_0的增大而增大。结论 在液滴撞击带有润湿梯度的固体表面的过程中,最大铺展因子β_(max)与v_0近似呈线性关系;低速液滴撞击固体表面后会被捕捉,并沿着润湿性强的方向移动,提出了不同撞击速度区间中v_t与v_0的关系式;高速液滴在撞击后会沿着润湿性较好的一侧发生弹跳,提出了液滴弹跳速度、角度与v_0的关系式。
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表面技术
Year: 2022
Issue: 11
Volume: 51
Page: 395-404
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