高燕飞,何纬峰,施其乐,韩 东,张继荣

(南京航空航天大学 先进工业节能研究团队(AECRG) 能源与动力学院,南京 210016)

近年来,随着MEMS技术的迅速崛起,微混合器、微流控芯片、微化学反应器、微燃料电池、微交换器等出现,并在微电子、材料科学、化学工程、生化分析和分子生物学等学科显示了广阔的应用前景[1]。在这种背景下,20世纪90年代,一种新的微流控技术——电润湿技术诞生,与其他微流控技术相比,电润湿技术具有功耗低、响应速度快、可靠性高、成本低等显著优势。

流体动力学理论[2-3]和分子动力学理论[4]都被用来模拟液滴在固体表面上运动的动态接触角。流体动力学理论将动态和静态接触角之间的偏差归因于接触线附近液体前沿的整体黏性耗散。相反,分子动力学理论考虑了接触线附近液体颗粒吸附或解吸产生的摩擦力[5]。研究表明,分子动力学理论更适合电润湿的研究,一些实验和数值研究成功证明了分子动力学理论在直流电润湿应用中的有效性[6-10]。

一些学者对电润湿进行了许多实验和理论研究,以了解液滴在电场影响下与固体表面的相互作用。此外,近年来,电润湿现象的研究已从表面特性转向内部机制。Zhang等[11-13]使用直流压摆电压驱动电润湿系统,以降低固液界面的滑动阻力,研究了外加电压下粗糙表面上固液界面的摩擦和滑移行为,结果表明,不稳定区域粗糙表面上液滴的滑移行为不能用电润湿方程来解释。He等[14]研究了含有不同分子数的纳米液滴在纳米柱阵列表面的润湿和脱湿行为,通过分子动力学模拟,在有无外加电场的情况下进行研究,以检验是否存在尺度效应。……