李春曦 程冉 叶学民

(华北电力大学动力工程系, 保定 071003)

(2021 年2 月8 日收到; 2021 年5 月16 日收到修改稿)

1 引 言

固体表面上液滴的蒸发过程不仅在日常生活中随处可见, 而且在涂覆工艺、焊接技术、油墨印刷、DNA 分析等工业和医学领域也有广泛应用[1,2].掌控液滴在固体基底上的运动特性对于加快微电子元件冷却速率、提高喷涂质量及提升医疗诊断准确性等诸多实际应用至关重要[3].

近年来的研究表明, 液滴蒸发过程的动态特性与固体表面温度[4]、液体性质[5]、固体材质[6]和环境条件[7]密切相关. 除此之外, 存在于实际表面上的接触角迟滞[8]也是影响液滴运动的重要因素. 理论上讲, 对于任意一个理想表面, 都可以由Young方程, cosθY=(σsg−σls)/σlg, 唯一地确定其表面上所附着液滴的接触角. 但实际上很难通过实验来测出这一角度, 因为附着液滴在固体表面上的接触角值并不唯一, 而是在相对稳定的两个角度之间变化, 这种现象被称为接触角迟滞. 其中上限和下限分别为前进接触角θa和后退接触角θr, 二者的差值为迟滞角Δθ. 对于接触角迟滞, Neumann 和Good[9]认为接触角迟滞现象归因于表面粗糙[10]、化学异质性[11]和亚稳表面能量态, 而Eral 等[8]则发现表面变形、液体吸附和滞留、润湿时分子重排和相互扩散也是影响接触角迟滞的重要因素.

目前, 已有实验研究了液滴蒸发过程中接触角迟滞的影响. Yu 等[12]通过在自组装分子层上微液滴的蒸发实验, 发现蒸发模式的转变源于接触角迟滞的存在. Li 等[13]发现接触……