首页 > 欢迎您访问力学进展网站! English

力学进展 ›› 2016, Vol. 46 ›› Issue (1): 201604-201604.doi: 10.6052/1000-0992-15-043

• 综 述 • 上一篇    下一篇

超疏水材料表面液-气界面的稳定性及演化规律

吕鹏宇1, 薛亚辉1, 段慧玲1,2,3   

  1. 1 北京大学工学院力学与工程科学系, 北京 100871;
    2 北京大学工学院应用物理与技术研究中心, 北京 100871;
    3 IFSA协同创新中心, 上海交通大学, 上海 200240
  • 收稿日期:2015-10-22 修回日期:2015-12-07 出版日期:2016-01-01 发布日期:2016-01-12
  • 通讯作者: 段慧玲 E-mail:hlduan@pku.edu.cn
  • 作者简介:段慧玲,女,北京大学理学博士(2005),长江学者特聘教授,博士生导师;北京大学工学院力学与工程科学系系主任、兼固体力学学科点主任.美国机械工程师协会(ASME)主办杂志Journal of Engineering Materials and Technology的副主编、Scientific Reports等多个杂志的编委;中国力学学会理事,副秘书长.近年来,在非均质材料的弹性力学基本问题、复杂形貌固体表面的弹性理论及浸润理论、薄膜异质结构的力学理论及应用等方面取得了重要的科研成果.在国内外学术杂志、学术会议上发表学术论文100余篇,其中,科学引文索引(SCI)收录论文80多篇.有7篇论文被评为高引用论文和热点论文;其中有两篇论文入选国际\基本科学指标"(ESI)高引用论文,他引均超过200次.在IUTAM Symposium、国内外学术会议和多所大学做大会报告、主旨报告和邀请学术报告60多次.获得了国家杰出青年基金,中国青年女科学家奖、美国机械工程师学会The Sia Nemat-Nasser Early Career Award、中国力学学会青年科技奖、全国百篇优秀博士论文、茅以升北京青年科技奖、德国洪堡学者基金等多项奖励和资助.
  • 基金资助:

    国家杰出青年科学基金(11225208)和国家基金委创新群体(11521202)资助项目.

Stability and evolution of liquid-gas interfaces on superhydrophobic surfaces

LV Pengyu1, XUE Yahui1, DUAN Huiling1,2,3   

  1. 1 State Key Laboratory for Turbulence and Complex System, Department of Mechanics and Engineering Science, College of Engineering, Peking Universitity, Beijing 100871, China;
    2 HEDPS, Center for Applied Physics and Technology, Peking University, Beijing 100871, China;
    3 IFSA Collaborative Innovation Center, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
  • Received:2015-10-22 Revised:2015-12-07 Online:2016-01-01 Published:2016-01-12

摘要:

超疏水表面功能材料在防污、流动减阻等领域具有重要应用,其中液-气界面的稳定性是关系到该种材料性能发挥的关键因素.微结构液-气界面的稳定性主要体现在浸润状态转变过程,浸润状态恢复过程和气泡形态演化过程三个方面.在压强变化、气体扩散等多种因素作用下,液-气界面会发生失稳现象,并以不同的形态变化方式进行演化发展.该文首先总结了三类液-气界面稳定性问题.在不同的演化阶段,液-气界面具有不同的位置和形状,体现出不同的稳定性.然后,分别针对液滴系统和水下浸没系统,考虑了几种主要的影响因素,综述了目前国内外关于超疏水微结构液-气界面稳定性研究的主要进展,总结液-气界面的演化机制.最后,展望了该领域中存在的主要科学问题.

关键词:

超疏水微结构表面|液-气界面|稳定性|演化规律|浸润状态转变过程

Abstract:

Microstructured superhydrophobic surfaces have broad applications such as anti-fouling and drag reduction.The performance of such surfaces strongly depends on the stability of liquid-gas interfaces, which affects physical processes including wetting transition, restoration and bubble evolution.Various physical factors including pressurization and gas diffusion may destabilize the liquid-air interfaces, and lead to evolution in different manners.In this paper, we first summarize the three types of interfacial stability problems for liquid-gas interfaces.Relying on external stimulations, the liquid-air interface may evolve into different stages and exhibit different morphologies.The recent progress of research on the stability and control of liquid-air interfaces in both droplet systems and submersion circumstances has been reviewed.Based on this review, remaining challenges for future research have been given.

Key words:

superhydrophobic surfaces|liquid-gas interfaces|stability|wetting transition|drag reduction

中图分类号: 

  • O363.2