棘突表面上莱顿弗罗斯特液滴的快速定向输运
流体动力学
2025-12-04 v1
摘要
莱顿弗罗斯特效应使液滴能够悬浮于固体表面之上，显著降低液滴运动的阻力。在本研究中，利用棘突表面实现了莱顿弗罗斯特液滴的快速定向输运，在 10 cm 距离内最大平均速度达到 8.36 m/s，远超此前报道的液滴输运最大速度。当液滴落在高于莱顿弗罗斯特温度的基底上时，它被棘突捕获并悬浮。液滴的侧面和底面发生气化，在固体壁面与液滴之间形成气膜。然而，该气膜是不稳定的，在某些点容易破裂，导致液滴与固体表面接触。因此，液滴经历剧烈沸腾，产生强烈的压缩并爆裂成更小的子液滴，随后沿基底被快速推进。此外，棘突的非对称几何结构确保液滴沿纵向单向运动。本研究提出了一种新型液滴自推进机制，为提升液滴输运速度开创了新策略。
引用
@article{arxiv.2512.03589,
title = {Fast directional transport of Leidenfrost droplets on spiked surfaces},
author = {Kai-Xin Hu and Dong-Xu Duan and Yin-Jiang Chen and Dan Wu and Qi-Sheng Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.03589},
year = {2025}
}