宏观表面异质性对前进接触线的影响
材料科学
2022-03-22 v1
摘要
本文通过实验研究了液体-空气界面在异质表面上前进时的形状,以及由接触线钉扎于表面缺陷所引起的力。考虑了不同的表面,其圆形缺陷以可可脂斑块或小圆孔阵列的形式引入。将这些异质表面浸入乙醇水溶液中,同时测量由前进接触线变形产生的附加力,并表征界面形状及其在缺陷上的钉扎。起初,浸没力随浸没深度呈线性变化,表明存在恒定的缺陷诱导刚度。当接触线从缺陷上脱钉时,该 regime 结束。我们提出了一个简单的标度关系来描述脱钉力和脱钉能。我们发现,随着缺陷间距增大,界面刚度也随之增大,且对缺陷半径的依赖较弱。这种缺陷间的相互作用无法被简单标度捕获,但可由考虑周期性孔阵列存在时界面变形的理论很好地预测。通过引入固体缺陷(可可脂)形成四相接触线,降低了钉扎力。缺陷半径对脱钉深度具有非线性影响。四相接触线导致在缺陷完全浸没之前发生脱钉。这些实验结果及相关理论有助于定量理解表面异质性减缓润湿的程度,进而为面向期望润湿性能设计异质表面铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2203.10781,
title = {Effect of Macroscopic Surface Heterogeneities on an Advancing Contact Line},
author = {Solomon S. Melides and Dominic Vella and Marco Ramaioli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.10781},
year = {2022}
}