华北电力大学工程热物理研究中心王晓东教授与香港城市大学机械工程系李笃中教授合作开展了液滴撞击固体表面的研究，探究了不同韦伯数和浸润性对液滴撞击行为的影响。研究成果发表在期刊Journal of Molecular Liquids上，论文标题为“Retraction dynamics of low-viscosity nanodroplets: From hydrophobic to hydrophilic surfaces”，其中论文第一作者为王一峰同学，第二作者为王一博老师，第三作者为何鑫同学，第四作者为张本熙老师，王晓东教授、李笃中教授共同作为通讯作者。

液滴撞击固体表面的行为广泛存在于自然界和工程应用之中，研究其动力学具有重要意义。其中铺展和回缩是最典型的两种动力学产出，相比于铺展，回缩动力学会更显著的受到浸润性的影响，而其特征参数随浸润性的依变关系仍不清楚。因此本文研究了纳米液滴在从亲水到超疏水表面上的液滴回缩动力学行为。

【论文概述】

      本文通过分子动力学（MD）模拟研究了低粘度水纳米液滴在疏水到亲水表面上的回缩动力学。根据在回缩过程中是否能观察到明显的边缘，定义了两种回缩制度，即惯性制度和毛细制度。这两种回缩制度相继发生在疏水性表面，而在亲水性表面只观察到毛细制度。在惯性制度中，边缘的惯性力和靠近边缘入口和中心液膜的粘性力都支配着回缩。前者使回缩速度标度与We1/2，而后者则使回缩速度标度与Oh1/3。此外，在相同的时间间隔内，惯性制度下的铺展因子从其最大值下降到平衡值。基于这些动力学原理，提出了惯性制度下回缩速度的表达式。在毛细制度中，由于惯性力明显减弱，回缩速度减慢了，导致回缩速度只取决于撞击速度和表面湿润度。所提出的两种回缩速度表达式都通过MD模拟验证，显示了它们之间良好的一致性。此外，利用目前的回缩动力学结果，还建立了一个纳米液滴撞击疏水表面的接触时间模型。

图1 当We=76.13时，直径为14 nm的液滴撞击θ=(a) 180°, (b) 148°, (c) 125°, (d) 105°, (e) 73°表面的快照

图2 直径为(a) 8 nm, (b) 10 nm, (c) 14 nm的液滴撞击固体表面无量纲回缩速度与提出模型的对比结果

      论文得到了国家自然科学基金重点项目(No. 51936004);国家自然科学基金创新研究群体科学基金项目(No. 51821004)的支持。