非均匀电场内三相接触线黏滑特性的演化机制研究

【作者】 王伟； Antoine Riaud； 周嘉； 谢彦博；

【机构】 西北工业大学物理科学与技术学院； 复旦大学微电子学院；

【摘要】 接触角迟滞效应使得三相接触线在一定的外力作用下仍能够维持钉扎,对3D打印、液滴操控、除雾除冰及液体蒸发等多相过程的精度、可控性与稳定性有重要影响。从热力学角度出发,三相接触线区域的亥姆霍兹自由能分布情况决定了接触角迟滞效应的强度:三相接触线移动所需跨越的自由能势垒越高,接触角迟滞效应越强,三相接触线由钉扎变为滑动的难度越高。然而,对表观迟滞角的动态特性进行实验研究是非常困难的。因此,通过类比电场、固体表面微结构与化学修饰对三相系统亥姆霍兹自由能的调控机制,本工作基于单平面介质层上电润湿结构,利用非均匀电场实现了对表观迟滞角及固液黏滑特性的动态、连续、可逆调控。进一步地,基于三相系统亥姆霍兹自由能在非均匀电场作用下的变化规律,构建了电场调控表观迟滞角的系统性热力学模型。本工作将为涉及固液黏滑过程的诸多现实需求提供差异化的技术手段,拓展对表观迟滞角及固液黏滑特性的研究思路,更将有效助力精细异质微结构制备、生物3D打印与器官芯片等生物医学技术的发展与应用。更多还原