固體表面溫度對凍結液滴的相變過程與表面潤濕特性的影響

張哲，郎元路，陳佳楠，吳巧燕，計宏偉，李星泊，馬妍，陶柳倩，王瑾悅

（天津商業大學天津市制冷技術重點實驗室，天津 300134）

研究單個固著液滴的表面潤濕行為及原理，不僅對理解液滴內部的熱質傳輸過程至關重要，而且在噴霧冷卻、冷凝換熱、結霜等領域的實驗及工程應用中也很重要。表面潤濕性表現為液相在有機相表面的親水性與疏水性。自然界諸多生物均擁有奇特的疏水性，例如，依附在荷葉上的晶瑩透亮的露珠呈現珍珠狀的球形，它們仿佛有生命力一般在荷盤上滾來滾去，這種現象也被稱為“荷葉效應”（lotus effect）。在工業領域，由于親水性表面可以有效凝結液滴，致使各種高分子親水性材料被廣泛研制，包括納米復合物（TFN）膜、熱塑性塑料（SFRT）等。有效掌握液滴的潤濕特性對以上工程研究領域具有重要意義。

迄今，已有大量學者利用表面張力梯度、電荷密度梯度、表面粗糙梯度作為驅動力，以驅使液滴定向移動亦或是驅動分子運動，從而分析液滴的相態變化及水分子跨尺度運動，即液滴的靜態與動力學研究。潤濕表面的液滴定向移動是表界面物理力學領域的研究重點。Zhang 等通過分子動力學（MD）模擬研究了納米液滴在覆蓋垂直電場的等溫加熱納米結構表面上電潤濕的動力學。Tang等制定了一種結構梯度和化學梯度相結合的研究方法，系統研究了水滴體積和傾斜角度對水滴運輸速度的影響，通過理論模型和機械分析揭示了水滴輸送的過程。……