SLIPS小球入水产生空腔机理研究

【作者】 吴涛； 朱苏皖； 陈超； 吴东； 王钻开； 李二强；

【机构】 中国科学技术大学近代力学系； 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系； 香港城市大学机械与生物医学工程系； 香港城市大学深圳研究院；

【摘要】 降低固体在液体中移动阻力是通过减少摩擦实现减阻节能的典型问题,而具有自由滑移表面的球体代表了可最小化运动阻力的理论极限。仿生猪笼草设计的光滑注液多孔表面(Slippery liquid-infused porous surfaces,简称SLIPSs)具有良好的损伤自修复性,在抗冰、抗污渍等方面有着诸多应用,且不相溶液体在其上将形成可滑移液液界面。研究团队使用飞秒激光可控微纳加工技术在不锈钢小球表面生成微孔阵列,并注入低表面能氟素液体获得SLIPS小球用于入水问题研究。有趣的是,相比于相同接触角的干燥疏水小球,SLIPS小球入水更易产生空腔。得益于润滑油相粘度远高于空气,较之具有相同接触角的干燥疏水球,SLIPS小球可在更广参数范围内产生空腔、实现流动减阻。本工作创新地引入曲率比将小球入水和液滴撞击两类问题相关联,从润湿转换的角度提出一种促进小球入水产生空腔的新策略,有望为水下减阻、仿生界面设计和移动接触线等应用与科学问题提供新思路。更多还原