液滴在表面上的铺展涉及到表面涂层、打印、喷涂、粘附、润滑、飞溅、沸腾以及冷凝等多个领域。液滴铺展过程铺展通常被划分为两个阶段：在铺展早期阶段，主导作用力为惯性力；在铺展后期阶段，主导作用力为毛细力或重力。两种经典理论模型（水动力学模型和MKT模型）已经被建立，来描述液滴在光滑表面上铺展后期的润湿动力学。在水动力学模型框架下，由毛细力为主导作用力的毛细区，铺展定律遵循r ~ t1/8。由重力为主导作用力的重力区，铺展定律遵循r ~ t1/10。在MKT模型框架下，分子在表面上的吸附和解附行为是液滴铺展的主要方式，铺展定律遵循r ~ t1/7。实际中，大多数液滴的铺展发生在粗糙表面。相比于宏观液滴，纳米液滴大小更加接近于表面结构尺寸，纳米液滴对微结构表面展现出了更高的敏感性。当表面温度高于纳米液滴温度时，蒸发现象的出现进一步复杂化了纳米液滴在微结构表面上的润湿动力学行为。

基于上述问题，华北电力大学工程热物理研究中心张本熙同学作为第一作者，王晓东教授作为通讯作者，在传热领域的国际期刊International Journal of Thermal Sciences上发表了自由蒸发条件下，纳米液滴在纳米柱阵列表面上铺展的论文，论文题目为“Spreading of a nanodroplet over isothermally heated smooth and nanostructuredsurfaces: A molecular dynamics study”。该项工作系统研究了在不同纳米结构高宽比、表面温度、表面浸润性下纳米液滴的铺展行为，回答了尺度效应和蒸发效应共同影响下，纳米液滴在纳米结构表面上铺展规律变化和润湿动力学机理。

【论文概述】

基于分子动力学模拟方法，系统研究了纳米液滴在不同高宽比、表面浸润性、表面温度下纳米液滴铺展行为。探究了尺度效应下，蒸发强弱对纳米液滴铺展行为的影响。发现了分离压影响下，纳米液滴铺展过程中反常的蒸发现象。

（液滴铺展初始模拟系统）

（纳米液滴在光滑表面和纳米结构表面上的蒸发和铺展）

（不同蒸发条件下，纳米液滴铺展规律）

论文得到了国家自然科学基金重点项目(No.51936004)、国家杰出青年科学基金(No.51525602)、国家自然科学基金创新研究群体科学基金(No.51821004)、中央高校基础研究经费(No.2020MS060)资助。

撰稿人：张本熙