液滴撞击加热双疏润湿性图案化表面的动态润湿与传热

本文报道了撞击加热双疏表面（超疏水基底上带疏水斑点）的液滴动态润湿行为与传热特性。非图案化超疏水表面与黏性疏水表面作为对照润湿性表面。正如预期，所有表面的润湿与传热动力学均存在显著差异，其中在回缩阶段差异最为明显。在铺展过程中，撞击惯性主导液滴动力学，传热由接触线处的对流与内部流动主导。随着接触线速度随时间降低，接触线处的蒸发冷却变得重要，尤其对于双疏表面，其在回缩过程中液体滞留于疏水斑点上。这些卫星液滴增加了接触面积与接触线长度，并在主液滴脱离后促进传热与基底冷却。与疏水表面相比，双疏表面上接触线传热的贡献增加了17%至27%，具体取决于撞击位置相对于疏水斑点的关系。尽管如此，双疏表面的总热能传递较低。然而，与平整超疏水表面相比，通过表面图案化使传热增强了33%至46%。视应用不同，不同表面之间存在权衡：黏性疏水表面提供最佳冷却效率，但易发生溢流；而超疏水表面排斥液体，但冷却效率差。双疏表面提供了一条中间路径，具有合理的冷却效果与低溢流概率。