如何让回弹的液滴旋转起来?|《自然-通讯》

更新日期:2019-03-13
Nature自然科研

《自然-通讯》本周发表的一项研究Spontaneous droplets gyrating via asymmetric self-splitting on heterogeneous surfaces提出了一种表面设计方法,可以让撞击的水滴在回弹时发生旋转,且转速超过7300 rpm(每分钟转数)。该研究结果在水能采集、自清洁和防冰冻方面或具有应用价值。

水滴撞击动力学。

Li et al.

水滴撞击表面后的结果(水滴弹回或飞溅)取决于固体表面的结构和化学性质。但是,由于水滴具有可变形性,且撞击水滴与固体发生相互作用的速度极快,操控这种行为存在一定难度。

液滴旋转的机械分析。

Li et al.


中国科学院化学研究所的宋延林、清华大学的冯西桥和同事介绍了一种化学图案化方法,在高粘附力螺旋周围设计疏水(对水具有排斥性)低粘附区域。当水滴撞击表面后,这些图案会引发轴对称钉扎力(一种绕轴的非对称力),让水滴在反弹时发生旋转。

一滴染料在粘附力分布不均的平面反弹后旋转。

来源:宋延林


一滴纳米颗粒分散体在粘附力分布不均的平面反弹后旋转。

来源:宋延林

作者认为,观察到的过程为实现液体运动的操控提供了新的可能途径。

ncomms|doi:10.1038/s41467-019-08919-2

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Spontaneous droplets gyrating via asymmetric self-splitting on heterogeneous surfaces

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