纳米多孔光子晶体中液体渗吸过程中的前驱膜铺展

当宏观液滴铺展时，一层薄的前驱液膜会移动到前进的液-固-气接触线之前。尽管这一现象在平面固体基底上已被广泛研究，但其在纳米结构几何中的存在迄今为止几乎未被探讨，尽管其对许多自然和技术流体输运过程十分重要。在此，我们利用硅基多孔光子晶体，通过光干涉法解析由毛细作用驱动的、半径仅几纳米的孔隙中液锋的铺展。经时空重标度后，流体剖面坍缩为主曲线，表明所有渗吸锋均遵循时间平方根的展宽动力学。对于简单液体（甘油），出现了尖锐锋面，其展宽具有含孔径分布的介质中Lucas-Washburn毛细上升动力学的特征。相比之下，对于聚合物（PDMS），在主弯月面之前移动的前驱膜彻底改变了纳米尺度输运的性质，与计算机模拟的预测一致。