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《Small》期刊刊发我院文东升教授团队关于超疏水表面重要研究进展

发布时间:2024-03-20浏览次数:

近日,我院文东升教授团队,在极端环境下超疏水表面基础研究方面取得重要研究进展。团队基于自主设计搭建的低压实验系统,研究发现在室温、近真空(环境压力3 kPa以下)环境条件下,液滴撞击超疏水表面时会发生极快的饼状弹跳现象,液滴与表面的接触时间能够大幅降低85%,达到目前已知最高水平。2024年3月18日,相关研究成果以《Low-pressure Pancake Bouncing on Superhydrophobic Surfaces》为题在线发表于国际知名学术期刊《Small》杂志,并被选为编辑推荐(Editor’ Choice)。

该现象为首次发现,涉及复杂的物理机制:液滴在极低压环境下剧烈蒸发产生的水蒸气在超疏水表面微米尺度结构中因流动受阻产生的过压力是赋予液滴向上运动的动量来源。研究优化了2015年Nature有关研究论文中提出的过压力估算理论模型,并首次揭示了液滴撞击超疏水表面时局部动压力的分布特性及影响因素。研究指出,超疏水表面微观结构尺度越小、表面固体组分越低,越有利于饼状快速弹跳现象的发生。该现象涉及丰富的界面力学、流体力学、传热学、稀薄气体效应等科学问题,具备广泛的基础科学研究外延。潜在应用场景包括液滴调控、飞机防除冰、太空动力方案探索等。

本研究实验系统(a)、超疏水材料特性(b)、实验现象(c)-(g)

学院2019级博士研究生付尊儒是本文第一作者,文东升教授为本文通讯作者,副导师靳海川副教授是第二作者。本研究获得了国家自然科学基金的支持,合作人员包括北航半岛bob中国官方网张俊教授等。

附论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202310200