【摘要】 为了进一步探讨深度对接触类型的影响，制作了环形微结构，并观察了较大深度尺寸下的接触角和液相铺展。

通过数值模拟和物理实验来研究材料表面微观结构对其疏水性的影响[1,2]。通过观察液滴在各种形貌表面上的接触角和液相状态，探讨微结构的尺寸和形貌与材料表面疏水性之间的关系[3]。微观结构对疏水性的影响体现在：

1.接触角随微观结构尺寸的变化而变化，

2.液滴铺展的各向异性随着线槽和圆柱形态的变化而变化。在张力的驱动下，液滴可以在特定微结构的表面自发移动，移动速度和方向随着微结构的分布而变化。

 

为了进一步探讨深度对接触类型的影响，制作了环形微结构，并观察了较大深度尺寸下的接触角和液相铺展。环形微结构的内圆直径为50μm，环的壁厚为10μm，相邻微结构之间的间隙距离为50μm和70μm。通过这种方式，将间隙变化的影响与深度和微结构间隙尺寸对表面疏水性的综合影响进行比较。

 

采用区域分布的方式在同一表面上制作中心间距为70μm~150μm的线性凹槽，凹槽间隙设置为50μm，深度设置为40μm。在两个不同尺寸的梯度微结构上模拟自由落体液滴的运动。

 

本研究通过数值模拟和物理实验验证了材料表面微观形貌对其疏水性的影响。通过分析液滴的接触角及其在表面的铺展，可以得到以下结果：

1.液滴的接触角与液体在表面的铺展之间存在对应关系。间距和深度微观结构影响 Cassie 接触模型和 Wenzel 模型之间的过渡。

2.液体的铺展受微观结构形貌的影响，导致接触角的各向异性。

3.利用微结构的合理分布，可以实现具有自发疏水效应的超疏水表面，并可以改变液滴的移动速度和方向。

4.激光加工可用于实现超疏水表面。表面制备及其形成的研究有助于控制液体在表面的行为。

 

[1] J. Yong, F. Chen, Q. Yang, et al., Superoleophobic surfaces, Chem. Soc. Rev. 46 (14) (2017) 4168–4217, https://doi.org/10.1039/c6cs00751a.

[2] W. Li, Y. Zhan, S. Yu, Applications of superhydrophobic coatings in anti-icing: theory, mechanisms, impact factors, challenges and perspectives, Prog. Org. Coat. (2021) 152:106117, https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2020.106117.

[3] F. Wang, H. Liu, J. Ou, et al., Fast fabrication of superhydrophobic surfaces on hardened cement paste using sodium laurate aqueous solution, Constr. Build. Mater. 278 (2021), 122385, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.122385.

 

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