1.背景介紹
液滴對(duì)固體表面的影響在自然界和工業(yè)中無(wú)處不在。當(dāng)液滴碰撞時(shí)在固體表面，液滴繼續(xù)擴(kuò)散，直到其動(dòng)能停止轉(zhuǎn)化為表面能。在最大擴(kuò)散，液滴被壓扁成煎餅形狀，隨后由于表面而開始縮回張力。在回縮階段，表面能轉(zhuǎn)換回動(dòng)能。然而，整個(gè)過程在能量上并不理想，作為動(dòng)能的一部分由于粘性耗散而丟失。因此，只有當(dāng)轉(zhuǎn)換的動(dòng)能足以克服粘合工作可以使液滴從基材上反彈，這在超疏水性上更常見表面。
圖1 液滴反彈
2.研究?jī)?nèi)容
當(dāng)暴露在空氣中時(shí)，鎵基合金會(huì)迅速形成具有粘彈性和高附著力的薄氧化層。盡管先前的工作表明氧化層抑制液態(tài)金屬液滴反彈，但仍缺乏定量的研究以詳細(xì)說(shuō)明氧化層如何影響沖擊動(dòng)力學(xué)。為了解決這個(gè)問題，我們實(shí)驗(yàn)性地研究了加林斯坦液滴撞擊超疏水CuO納米葉片表面并物理解釋動(dòng)力學(xué)差異氧化和未氧化液滴的特征。
圖2（a）實(shí)驗(yàn)裝置和液滴與固體表面碰撞前的形態(tài)示意圖。（b） 超疏水CuO的納米葉片表面SEM圖像
如圖2所示，為了確保我們實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和可重復(fù)性，每個(gè)撞擊實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)三次。此外撞擊過程由高速攝像機(jī)（千眼狼? 5KF10）以4000fps的速度記錄。
3.研究結(jié)論
圖3. 在氧化和未氧化界面的液滴撞擊（a）We = 3.6，（b）We = 9.5，和（c） We = 15.8。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：氧化層的作用變得突出在縮回階段。高附著力可顯著抑制回縮和回彈，而彈性響應(yīng)可防止液滴充分拉伸并保持形態(tài)的穩(wěn)定性。更重要的是，我們系統(tǒng)地和定量探索氧化層對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵影響參數(shù)的影響，這有助于了解液態(tài)金屬液滴的沖擊動(dòng)力學(xué)。氧化層對(duì)最大值的影響很小擴(kuò)散因子和鋪展時(shí)間，而它導(dǎo)致恢復(fù)系數(shù)降低 45%，接觸增加 36%時(shí)間。值得注意的是，描述未氧化液滴臨界沖擊參數(shù)的縮放定律與從普通牛頓流體中已知的那些。
4.行業(yè)應(yīng)用總結(jié)
破譯撞擊的物理機(jī)制動(dòng)力學(xué)對(duì)許多實(shí)際應(yīng)用都有潛在的好處，例如噴霧冷卻、噴墨打印、自清潔、微流體等。千眼狼在這些場(chǎng)景均有涉及，并積累了大量案例和豐富經(jīng)驗(yàn)，可為您提供成熟的解決方案?。ㄎ恼抡裕篔iayu Du《How an Oxide Layer Influences the Impact Dynamics of Galinstan Droplets on a Superhydrophobic Surface》）。
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