第十五届全国摩擦学大会暨全国青年摩擦学学术会议

 液滴在固体表面的碰撞和输运动力学在自然界和工业中广泛应用，如微流体、自清洁、防冰、喷墨打印等。超疏水表面的输运及运动特性尤受关注，师法自然，蜻蜓在飞行过程中不被雨水润湿，涉及雨滴的撞击和运输，激发了水滴对其超疏水翅膀表面的冲击行为，极大地影响了定向表面的设计。以蜻蜓翅膀为研究对象，通过实验研究了蜻蜓翅膀表面液滴碰撞及弹跳过程，研究了液滴撞击蜻蜓翅膀表面后的动态行为和单向输运行为，讨论了固体液滴冲击、输运特性和润湿性之间的关系，揭示了蜻蜓翅膀上可控流体输运的特性，结果表明，蜻蜓机翼的初始倾角与滑动角随着下落滑移而变化趋势基本一致。水滴从蜻蜓翅膀底部位置向远端位置跳跃，表现出定向迁移的特征。液滴冲击蜻蜓翅膀表面，液滴呈现压缩相、恢复相和分离相三个阶段，液滴形态都在发生变化。在压缩相，最小瞬态面积随着冲击次数的增加而逐渐增大，吉布斯自由能逐渐减小。然后液滴由于表面张力和毛细力作用进入恢复相，液滴形成反冲片，最大接触面积减小，吉布斯自由能逐渐增大。在分离相，液滴的动能转化为势能，接触面积增加。研究成果为自驱动微流通道系统的形成提供了理论依据和依据。课题组通过长期的织构表面的研究，已成功将织构有效应用在流控元件及装备中，实现特种阀门响应增速、高端装备减阻减磨等增效。