Horizontal Motion of a Superhydrophobic Substrate Affects the Drop Bouncing Dynamics

无量纲量 跌落冲击 毛细管作用 缩放比例 毛细管数 惯性 韦伯数 接触角 固体表面 下降(电信) 机械 材料科学 润湿 物理 纳米技术 经典力学 化学物理 热力学 几何学 机械工程 湍流 数学 雷诺数 工程类
作者
Haiyang Zhan,Chenguang Lu,Cong Liu,Zuankai Wang,Cunjing Lv,Yahua Liu
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:126 (23) 被引量:71
标识
DOI:10.1103/physrevlett.126.234503
摘要

While the drop impact dynamics on stationary surfaces has been widely studied, the way a drop impacts a moving solid is by far less known. Here, we report the physical mechanisms of water drops impacting on superhydrophobic surfaces with horizontal motions. We find that a viscous force is created due to the entrainment of a thin air layer between the liquid and solid interfaces, which competes with the capillary and inertia forces, leading to an asymmetric elongation of the drop and an unexpected contact time reduction. Our experimental and theoretical results uncover consolidated scaling relations: the maximum spreading diameter is controlled by both the Weber and capillary numbers ${D}_{\mathrm{max}}/{D}_{0}\ensuremath{\sim}{\mathrm{We}}^{1/4}{\mathrm{Ca}}^{1/6}$, while the dimensionless contact time depends on the capillary number $\ensuremath{\tau}/{\ensuremath{\tau}}_{0}\ensuremath{\sim}{\mathrm{Ca}}^{\ensuremath{-}1/6}$. These findings strengthen our fundamental understandings of interactions between drops and moving solids and open up new opportunities for controlling the preferred water repellency through largely unexplored active approaches.

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