让液滴跳起“芭蕾”丨短视频

来源: 中国科学院化学研究所

发布日期: 2019-09-09 17:00:00

中科院之声发布的短视频展示了液滴在特定条件下的旋转回弹行为,通过实验和数值模拟对比,揭示了液滴在不同基底表面上的动态行为,为液滴行为的精确调控提供了新思路。

2019-09-09 17:00:00,中科院之声发布了一则关于液滴行为的短视频。视频中展示了液滴在低粘附表面上添加了高粘附图案后,受到不对称的粘附力,从而发生回弹旋转的现象。具体参数包括螺旋数为4,螺旋宽度为100微米,螺旋半径为2500微米,中心距为1250微米,撞击速度为1.8m/s,拍摄速度为15000帧每秒。此外,液滴撞击到具有浸润性图案的基底表面后,也会发生旋转回弹。

实验与数值模拟结果对比显示,两者的条件相同。

视频还展示了具有多种形貌的旋转液滴,其中螺旋数从2到6,在合适的条件下,液滴旋转速度最大可达7300转每分。液滴碰撞到漂浮在磁悬浮系统上的超疏水基底过程也被记录,超薄的超疏水片放置在热解石墨片上,由于热解石墨的抗磁效应,两者能够漂浮起来,液滴撞击到回弹的整个过程中,超疏水片都能一直保持漂浮状态。

液滴碰撞到漂浮在磁悬浮系统上的图案化浸润性基底过程也被观察到,液滴撞击后会发生旋转回弹,同时带动基底发生反向旋转。不同图案化浸润性诱导的可控液滴碰撞后回弹行为,包括旋转,侧向翻滚,竖直回弹,以及复合运动,也被详细记录。

液滴碰撞在均匀的疏水低粘附表面上的动态行为也被研究,液滴碰撞之前是竖直向下的平动,回弹过程是竖直向上的平动。纳米颗粒乳液液滴碰撞后的三角旋转回弹行为也被观察到。

中科院化学所在液滴行为控制方面取得进展,突破了经典的牛顿碰撞定律描述范畴,为液体表面能的利用和液滴碰撞行为的精确调控提供全新思路。

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