纳米织构表面超疏水性的自发恢复
软凝聚态物质
2016-09-28 v1 材料科学
化学物理
摘要
粗糙或织构化疏水表面因其众多理想特性（如拒水性和界面滑移）被称为超疏水表面。超疏水性源于水不愿润湿表面织构，使得处于超疏水“Cassie态”的水滴仅接触粗糙疏水表面的尖端。然而，超疏水性极为脆弱，在各种条件（如升压或液滴撞击）下，可能因表面织构被润湿而崩溃，形成“Wenzel态”。此外，由于阻碍反向（去润湿）转变的巨大能垒，这种超疏水性的崩溃被广泛认为不可逆。本文结合增强采样技术使用分子模拟，表明在具有纳米级织构的表面上，水密度涨落可通过绕过经典去润湿路径来降低去润湿的自由能垒。特别地，涨落介导的去润湿路径涉及不同去润湿形态之间的多次转变，每次转变都降低去润湿的阻力。重要的是，理解去润湿的机械路径及其对压力的依赖性，使我们能够改进表面织构设计，从而完全消除去润湿能垒，并使Wenzel态在环境条件下变得不稳定。这种违背经典预期且能自发恢复超疏水性的稳健表面，可能具有广泛重要性，从水下作业到相变传热应用。
引用
@article{arxiv.1511.07454,
title = {Spontaneous Recovery of Superhydrophobicity on Nanotextured Surfaces},
author = {Suruchi Prakash and Erte Xi and Amish J. Patel},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.07454},
year = {2016}
}