华北电力大学工程热物理研究中心王晓东教授与国立台湾大学化学工程系李笃中教授合作开展了液滴撞击圆柱表面的研究，探究了在不同韦伯数和不同半径比对液滴动力学行为的影响，对液滴撞击曲面的动力学行为进行了分析。研究成果发表在期刊Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers上，论文标题为“Re-touch rebound patterns and contact time for a droplet impacting a superhydrophobic cylinder”，其中论文第一作者为张凌哲同学，第二作者为王一博同学，第三作者为高淑荣老师，第四作者为林殿吉同学，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在日常生活和工业应用中广泛存在，研究其动力学行为具有重要意义，快速回弹对于减少接触时间非常重要。然而，当液滴从超疏水表面反弹后，它可能会落回表面，导致二次接触现象，可能导致防冰、防腐蚀失效。此类研究在曲面上仍缺乏关注，因此本文研究了液滴在超疏水弯曲表面的动力学行为和发生的再次接触现象。

【论文概述】

本文分析了在不同的撞击速度和液滴半径比（We=12-10, R*=0.71-1.43）下，采用考虑曲率效应的修正因子α=We/R*，研究液滴撞击超疏水圆柱表面的动力学行为。发现当α增加时，第一次反弹依次发生向上反弹和拉伸破裂两种模式，并在一定条件下会发生由表面张力引起的二次接触。研究表明，α的增加增强了非对称性，此时无论发生何种反弹模式，都会促进第一次的脱离，从而降低传统定义的接触时间τc，同时α的增加也造成了二次反弹模式从完整向分裂的转化，当二次接触发生过程中液滴保持完整时，考虑二次接触的修正接触时间τc,mod随α的增加而延长，而转化成分裂接触时，修正接触时间τc,mod开始降低。本文构建了液滴撞击超疏水圆柱表面时第一次脱离和发生二次接触后第二次脱离的相图，并提出了一种抑制或消除二次接触的方法，被证明能有效地降低τc,mod。

图1 液滴撞击圆柱表面的二次接触动力学行为(We=25, R*=1.00）

图2 液滴撞击超疏水圆柱表面的二次接触相图。

图3 液滴撞击超疏水圆柱表面的接触时间:(a)传统定义的接触时间 (b)考虑二次接触的修正接触时间

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);中央高校基本科研业务费专项资金项目(No. 2020MS063)的支持。