液滴在固體表面的蒸發(fā)是一個(gè)普遍存在的物理化學(xué)現(xiàn)象，涉及許多自然和工業(yè)過(guò)程。表面的物理化學(xué)特性對(duì)液滴的蒸發(fā)行為有著重要影響。最近的研究發(fā)現(xiàn)，液滴在軟表面上的蒸發(fā)速率明顯快于其在硬質(zhì)表面上，而且液滴在拉伸的軟表面上鋪展或滑動(dòng)時(shí)呈現(xiàn)出顯著的接觸線各向異性移動(dòng)。

中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所相變儲(chǔ)能材料課題組采用不同剛度和拉伸比的聚二甲基硅氧烷（PDMS）表面，系統(tǒng)地研究了蒸發(fā)過(guò)程中液滴的接觸線運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)液滴在拉伸軟表面上蒸發(fā)時(shí)，接觸線的回退速度在拉伸方向上明顯大于其垂直方向上。表面的拉伸不僅增加了兩個(gè)方向上接觸線移動(dòng)速度的差異，還擴(kuò)大了兩個(gè)方向上接觸線快速回退的起始時(shí)間的差異，這種各向異性的接觸線運(yùn)動(dòng)使得液滴的形狀在蒸發(fā)過(guò)程中發(fā)生了顯著變化。這一現(xiàn)象與軟表面的形變量（濕潤(rùn)脊高度）分布密切相關(guān)，拉伸軟表面上的濕潤(rùn)脊呈現(xiàn)高度梯度變化，導(dǎo)致了液滴的各向異性接觸線運(yùn)動(dòng)，這僅發(fā)生在較軟的表面上，而且隨著拉伸比的增加，接觸線的各向異性逐漸增強(qiáng)。通過(guò)調(diào)節(jié)表面的拉伸比和剛度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)液滴蒸發(fā)和顆粒沉積過(guò)程的有效控制，從而形成多樣的非圓形定向梯度沉積圖案。

本研究揭示了軟表面的拉伸和剛度對(duì)液滴蒸發(fā)和沉積行為的影響，研究結(jié)果不僅豐富了我們對(duì)液滴濕潤(rùn)和蒸發(fā)動(dòng)力學(xué)的理解，也為相關(guān)微納米制造、打印技術(shù)和新型功能材料的開(kāi)發(fā)啟發(fā)了新思路。

研究結(jié)果以“How Droplets Dry on Stretched Soft Substrates”為題發(fā)表在ACS Nano（Nature Index和中國(guó)科學(xué)院一區(qū)TOP）雜志上，并被選為Supplementary Cover，青海鹽湖所趙彬鈺研究員為通訊作者，合作單位包括德國(guó)萊布尼茨高分子所、空客集團(tuán)（Airbus）研究技術(shù)中心、電子科技大學(xué)、西南交通大學(xué)。該研究得到了青海省十大國(guó)家級(jí)創(chuàng)新平臺(tái)項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院引進(jìn)人才青年項(xiàng)目、青海省“昆侖英才·高端創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才”計(jì)劃項(xiàng)目，及德國(guó)研究基金會(huì)DFG項(xiàng)目的支持。

文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c15724

微液滴在未拉伸和拉伸的PDMS表面蒸發(fā)的過(guò)程快照和最終的沉積圖案

ACS Nano?Supplementary Cover

審核：劉忠