科研進展
青海鹽湖所在微液滴蒸發(fā)研究領域取得新進展?
液滴在固體表面的蒸發(fā)是一個普遍存在的物理化學現(xiàn)象，涉及許多自然和工業(yè)過程。表面的物理化學特性對液滴的蒸發(fā)行為有著重要影響。最近的研究發(fā)現(xiàn)，液滴在軟表面上的蒸發(fā)速率明顯快于其在硬質表面上，而且液滴在拉伸的軟表面上鋪展或滑動時呈現(xiàn)出顯著的接觸線各向異性移動。
中國科學院青海鹽湖研究所相變儲能材料課題組采用不同剛度和拉伸比的聚二甲基硅氧烷（PDMS）表面，系統(tǒng)地研究了蒸發(fā)過程中液滴的接觸線運動，發(fā)現(xiàn)液滴在拉伸軟表面上蒸發(fā)時，接觸線的回退速度在拉伸方向上明顯大于其垂直方向上。表面的拉伸不僅增加了兩個方向上接觸線移動速度的差異，還擴大了兩個方向上接觸線快速回退的起始時間的差異，這種各向異性的接觸線運動使得液滴的形狀在蒸發(fā)過程中發(fā)生了顯著變化。這一現(xiàn)象與軟表面的形變量（濕潤脊高度）分布密切相關，拉伸軟表面上的濕潤脊呈現(xiàn)高度梯度變化，導致了液滴的各向異性接觸線運動，這僅發(fā)生在較軟的表面上，而且隨著拉伸比的增加，接觸線的各向異性逐漸增強。通過調節(jié)表面的拉伸比和剛度，可以實現(xiàn)對液滴蒸發(fā)和顆粒沉積過程的有效控制，從而形成多樣的非圓形定向梯度沉積圖案。
本研究揭示了軟表面的拉伸和剛度對液滴蒸發(fā)和沉積行為的影響，研究結果不僅豐富了我們對液滴濕潤和蒸發(fā)動力學的理解，也為相關微納米制造、打印技術和新型功能材料的開發(fā)啟發(fā)了新思路。
研究結果以“How Droplets Dry on Stretched Soft Substrates”為題發(fā)表在ACS Nano（Nature Index和中國科學院一區(qū)TOP）雜志上，并被選為Supplementary Cover，青海鹽湖所趙彬鈺研究員為通訊作者，合作單位包括德國萊布尼茨高分子所、空客集團（Airbus）研究技術中心、電子科技大學、西南交通大學。該研究得到了青海省十大國家級創(chuàng)新平臺項目、中國科學院引進人才青年項目、青海省“昆侖英才·高端創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才”計劃項目，及德國研究基金會DFG項目的支持。
文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c15724
微液滴在未拉伸和拉伸的PDMS表面蒸發(fā)的過程快照和最終的沉積圖案
ACS Nano?Supplementary Cover
審核：劉忠
