微结构超疏水表面：液滴压力对 Fakir 态稳定性及表观接触角的影响

在本文中，我们提出了一个广义的 Cassie-Baxter 方程，以考虑液滴压力对表观接触角 theta_{app} 的影响。我们还确定了导致向 Wenzel 态发生浸润转变的极限压力 p_{W}，以及使液滴脱离基底的拉脱压力 p_{out}。计算针对三种不同形状的轴对称柱体进行：圆锥形、半球顶和平顶圆柱。计算表明，在相同柱间距的假设下，圆锥形柱可能更容易发生向 Wenzel 态的浸润转变，但另一方面，它们的特征是拉脱压力趋于零，这导致液滴不附着在基底上，因此非常容易脱离。我们推断，这一特性应能大幅减小接触角滞后，正如文献 \cite{Martines-Conical-Shape} 中实验观察到的结果。通过采用带有圆锥尖端的圆柱，可以结合对浸润转变的大抵抗力（即大的 p_{W} 值）和小的（甚至趋于零的）脱离压力 p_{out}。我们还表明，取决于特定的柱体几何形状，液滴压力对表观接触角 theta_{app} 的影响可能或多或少是显著的。特别是，我们证明了在圆锥形柱的情况下，增加液滴压力会导致 theta_{app} 显著减小，这与一些实验研究 \cite{LafunaTransitio} 相一致；而对于半球顶或平顶圆柱，theta_{app} 则略微增加。