宁波材料所低温自驱动Leidenfrost液滴研究获新进展

目前，织构化表面与液体流动行为间相互关系已成为摩擦减阻、微反应器等交叉研究领域热点，如何预测并主动控制液滴运动行为是设计与构建低摩擦表面与高效微反应器的首要问题。中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波市海洋防护材料与工程技术重点实验室研究人员在织构化表面轮廓与温度对Leidenfrost液滴状态控制方面取得新进展。

研究人员利用光刻法、线切割和磁控溅射相结合的方法制备了多种类型的织构化表面，采用动态接触角法表征了热织构化表面上单相态液滴的界面润湿性与表面温度之间关系，实现了织构化表面轮廓与温度为特征的液滴行为控制方式。研究表明，液滴Leidenfrost温度点受控于织构化表面轮廓，即液滴Leidenfrost温度随表面微柱体的柱顶正方形边长与织构化表面微柱体构成的正交矩形波波长的增长而提高，但其随环境温度的升高而降低；疏水性越强的表面具有更高的Leidenfrost温度，锯齿状表面的锯齿宽度最好小于液滴半径，这样的表面对水滴具有较强的方向效应。

Leidenfrost液滴底部蒸气层的良好自润滑效应可减弱微升级液滴在微反应器中的流动阻力。本研究为微反应器中微/纳升级液滴的精确控制提供了一种以Leidenfrost液滴为基元的控制方式，而织构化表面微反应器对液滴的Leidenfrost点的响应性也拓宽了微反应器对不同温度条件化学反应的适用范围。

该研究成果发表于Journal of Colloid and Interface Science（367 (2012) 450-454）以及《科学通报》（56 (2011): 74-78）。

上述研究工作得到了国家自然科学基金（50775212，20306014）和宁波市杰出人才专项资金（2009A310004）项目等支持。