消除排斥表面上的液滴摩擦的方向

消除排斥表面上的液滴摩擦的方向

        一滴小雨滴很容易从荷叶或鸟的羽毛上滑落。这些自然系统是超疏水表面的美丽例子。如今，人们非常关注模仿这种自然表面设计，以制造用于广泛应用的人造拒液基底，如自清洁和非润湿材料。描述水滴如何在这些表面上移动的物理学已经被广泛研究，以找到更好的表面设计。在这里，我们开发了一种技术来测量在极其光滑的超疏水表面上移动的液滴的微小摩擦力。我们发现了一个重要的塑性摩擦力，在设计下一代超唇拒水涂层时需要考虑这个摩擦力。

        超疏水表面通常被视为无摩擦材料，水在其上高度流动。了解这种拒水系统的摩擦性质对于进一步减少应用中的运动阻力和能量损失至关重要。对于缓慢移动的液滴，通常认为接触线摩擦在光滑的超疏水表面上占主导地位。在这里，我们证明了这个一般规则只适用于非常低的速度。使用振荡模式下的微量移液管力传感器，我们测量接近甚至等于零接触线摩擦力的水滴摩擦力。我们证明，耗散主要源于截留在液体下的空气膜（塑料膜）的粘性剪切。因为这种力与速度有关，所以在准静态测试中看起来非常滑的表面上，它可能会成为一种严重的阻力。塑性体厚度被发现是控制这种特殊摩擦的关键参数，这对设计下一代超光滑拒水涂层是有用的信息。

文章链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2315214121