Contact line-based model for the Cassie-Wenzel transition of a sessile droplet on the hydrophobic micropillar-structured surfaces

接触角 表面张力 半径 张力(地质) 材料科学 机械 表面力 纳米技术 化学物理 化学 复合材料 物理 热力学 计算机科学 计算机安全 极限抗拉强度
作者
Bo Hou,Chunya Wu,Xiguang Li,Junjie Huang,Mingjun Chen
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier BV]
卷期号:542: 148611-148611 被引量:58
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2020.148611
摘要

The hydrophobic stability to prevent Cassie-Wenzel (C-W) transition is an important property of superhydrophobic surfaces, which is mainly controlled by the micro/nano structure of surfaces. Based on the contact lines (CLs) around and inside the contact region, we analyzed the applied forces on a static sessile droplet deposited on the hydrophobic micropillar-structured surface. A simplified double-radius fitting method was derived to outline the contour of the droplet, and a force-balance model was gained to describe the critical conditions of the C-W transition. Compared with the classical force-balance models, the theoretical predictions from the proposed model agree much better with the experimental results. A reliable estimation of the critical conditions for the C-W transition during evaporation can be readily formed by integrating the depinning mechanism of the receding CL on the micro-patterned surfaces into our model, which obviously cannot be obtained by the classical force-balance models. The effects of gravity and surface tension in the proposed equilibrium model for the C-W transition reach a compromise. The introduction of surface tension acting on the apparent CL in our model will help to provide appropriate geometric parameters for microstructures on the superhydrophobic surfaces to achieve high hydrophobic stability.

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