通过能量耗散预测具有随机和周期分布的圆柱柱面上的接触角滞后
摘要：粗糙表面上接触角滞后的理解非常重要，因为大多数工业相关和自然界中存在某种形式的随机或结构化粗糙度。我们假设滞后源于接触线的粘滑运动过程中的能量耗散，并且这种能量耗散对于开发预测性方程是关键。我们通过在空气中使用随机分布和周期排列的微观柱体测量了不同液体的滞后。所测试的固有平面接触角范围从亲水性（$heta_{e} = 33.8^{\circ}$）到亲油性（$heta_{e} = 112.0^{\circ}$）。我们提出了计算随机表面上平均前进和后退接触角的新方法。此外，导出了粗糙度引起的能量耗散的相关性，并提出了在随机表面上均匀（Wenzel）润湿过程中前进和后退接触角的预测方程。需要注意的是，还导出了可以预测半湿润、分离前进、分离后退和异质（Cassie）润湿条件的方程，从而定义了派生均匀润湿方程的有效范围。我们引入了一个新颖的“簇群”概念，解释了实验观察到的结构化表面相比随机表面具有可测量更高的滞后现象。
作者：Pawan Kumar, Paul Mulvaney and Dalton J. E. Harvie
论文ID：2308.05135
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-11