促进液滴从表面的快速脱落是非常有趣和重要的，因为它在众多工程应用中具有巨大的潜力，如抗侵蚀、防冰和自清洁等。外部驱动源，如机械振动、压力、温度、磁场、电场被认为是去除液滴的有效方法。然而，由于可能降低材料的机械耐久性和高能耗，这些方法在实际应用中受到限制。

基于上述问题，华北电力大学工程热物理研究中心马强同学作为第一作者，王一峰同学作为第二作者，郑少飞副教授及王晓东教授作为通讯作者，在流体力学领域的top期刊Physics of Fluids上发表超疏水表面上双纳米液滴撞击所诱导的环状反弹为主题的论文，论文题目为“Ring-bouncing induced by the head-on impact of two nanodroplets on superhydrophobic surfaces”。该项工作首先报道了超疏水平面的双液滴撞击的三种反弹模式，其中环状反弹：双液滴合并、铺展后以一个环状离开表面并展示出高达60%的接触时间的减少；其次，通过环状反弹的4个典型状态的速度分布揭示环状反弹的产生机理。

【论文概述】

基于分子动力学模拟，论文首先探究了双液滴撞击的3种反弹模式，发现环状反弹可以有效的减小接触时间。此外，通过R-t曲线，垂直速度分量、4个典型状态的速度分布来揭示环状反弹的产生机理。

（图为双液滴撞击的三种反弹模式的时间演化快照：常规合并反弹（上）、合并孔洞反弹（中）环状反弹（下））

（图为三种反弹模式接触时间的变化趋势）

对于环状反弹，本文比较了4个典型状态下纳米液滴内的速度分布，以获得对接触时间显著减小的深入理解。结果表明，环状液滴重塑了界面、产生了特殊的流体动力学分布，导致内部流动在内缘和外缘沿相反方向发生碰撞。这一碰撞促使动能从水平方向转移到垂直方向，产生向上速度的突然增加。在较小的表面黏附作用下，环状液滴在最大扩散状态下迅速从表面反弹。需要强调的是，环状反弹模式不仅丰富和扩展了对液/固和液/液相互作用的认识，而且在快速去除附着液滴方面也具有巨大的应用潜力。

（纳米液滴在环弹跳的四种典型状态下在横截面上的瞬时速度分布）

论文得到了国家自然科学基金创新研究群体科学基金（51821004）和国家自然科学基金（51936004）的资助。

撰稿人：马强