由化学步骤驱动的液滴迁移与扩散

化学步骤是化学异质基板上具有两个由尖利边界分隔的不同润湏性区域的基本图案。在润层理论框架下，我们研究由化学步骤驱动的液滴运动和接触线动力学，借助 Navier 滞性条件处理接触线奇异性。对于二维 (2D) 和三维 (3D) 液滴，分别识别出两个连续阶段：迁移阶段，当液滴穿越两个区域时；以及非对称扩散阶段，当液滴在亲水区域上扩散时受边界约束。对于 2D 液滴，我们提出匹配渐近分析，其与数值解一致。在迁移阶段，2D 液滴可表现出常数速度的平移运动。在非对称扩散阶段，液滴后部的接触线在边界上被固定。我们指出，边界层仍然存在于固定接触线附近，跨越其间斜率约为常数，而若无滑移则曲率将发散。在 3D 液滴方面，数值仿真显示其定性上类似于 2D 情形，但受横向流动显著影响。在早期时段，亲水区域上的接触线以线性方式前进，并根据幂律 $t^{1/2}$ 横向扩散。液滴的长度和宽度由于横向流动而呈非单调变化。最终，液滴从边界脱离，达到亲水基底上的平衡状态。