我院本科生就液滴动力学研究在国际物理类权威期刊APL发表论文

发布者:王坤发布时间:2022-08-15浏览次数:16

数字微流控(Digital microfluidic)是芯片实验室、微全分析系统和即时诊断设备中的关键使能技术,近年来逐渐成为一门独立而新兴的研究学科。从力学角度分析,表面张力、惯性力、粘性力和流固粘滞力四者之间的竞争关系是左右微流动动力学特性的关键科学问题。厘清微流体中的力学关系将建立一种自下而上(bottom-up)的研究路径,有助于从根本上提升微流控工作效率,指导设计更高效、鲁棒的表面微结构。

近日,我院2019级本科生于汶陇、2018级本科生朱东、2021级硕士生王文浩在我院青年教师赵嘉毅的指导下,在国际物理类顶刊《应用物理学报》(Applied Physics Letters,影响因子4.20)上发表了以“超疏水表面上双液滴融合反弹行为”(The rebounding-coalescing behaviors in drop-on-drop impact on a superhydrophobic surface)为题的学术论文。该论文基于实验从韦伯数与偏心率组成的二维参数空间内划分出了双液滴融合后的壶型(jug-like)、饼型(pancake-like)、摆锤型(pendulum-like)三种基本反弹行为区域,并利用左右铺展半径分析其形成机理与特征。同时建立与验证了基于动量守恒原理的平均最大铺展半径与韦伯数、偏心率的定量理论模型。研究成果对于认知超疏水表面的自清洁、抗冰、抗腐蚀机理与应用具有重要的学术意义与现实价值。研究工作得到了国家自然科学基金项目(12002212,  11872283)和上海市英才扬帆计划(20YF1432800)的资助。



图1.液滴融合反弹行为相图分布

图2.基于动量守恒的平均铺展半径理论模型


https://doi.org/10.1063/5.0101755