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l 液滴為什么會彈跳；

l “餅狀”彈跳 (pancake bouncing)；

l “蹦床”彈跳 (trampolining)；

l “旋轉(zhuǎn)”彈跳 (gyrating)。

1. 液滴為什么會彈跳

相信在大部分人的直觀印象里，液滴撞擊到物體表面都會快速鋪展開，然后潤濕該表面。但如果你生活中細(xì)心觀察的話，會發(fā)現(xiàn)在洗桃子這種表面有絨毛的水果時(shí)，水滴滴落在表面會快速彈開，其實(shí)桃子帶有絨毛的表面就可以理解為超疏水表面，而這種現(xiàn)象就可以理解為液滴彈跳現(xiàn)象（圖 1）。

那為什么會產(chǎn)生這種反直覺的現(xiàn)象呢？可以從能量轉(zhuǎn)化的角度思考一下：

液滴在碰撞表面前具有一定的動(dòng)能，碰撞之后，液滴鋪展開，表面積增大，動(dòng)能一部分轉(zhuǎn)化為表面能，另一部分轉(zhuǎn)化為粘性耗散。之后，液滴在表面張力作用下收縮，表面能減小，轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，液滴重新從表面彈起。

這里需要說明一下流體力學(xué)研究中常用到的無量綱參數(shù)韋伯?dāng)?shù)（We）和雷諾數(shù)（Re）:

其中，ρ是液體密度，l是特征長度，v是流速，σ是表面張力系數(shù)，μ是粘度。

韋伯?dāng)?shù)的含義是慣性力/表面張力，We越小，表面張力影響越顯著，因此液滴直徑和撞擊速度不能過大。雷諾數(shù)的含義是慣性力/粘性力，Re越小，粘性力主導(dǎo)，層流流動(dòng)。

一般在液滴彈跳研究中，Re小于100，粘性耗散可以忽略，因此只需關(guān)注We。

以下將分別介紹三種特殊的彈跳行為：餅狀彈跳、蹦床彈跳及旋轉(zhuǎn)彈跳。

2.“餅狀”彈跳 (pancake bouncing)

香港城市大學(xué)王鉆開教授團(tuán)隊(duì)針對pancake bouncing開展了深入的研究，于2014和2015年陸續(xù)在Nature Physics上發(fā)表了相關(guān)成果[1]。研究發(fā)現(xiàn)，針對針狀超疏水表面，傳統(tǒng)的液滴彈跳行為主要包含四個(gè)階段：撞擊、鋪展、收縮、彈跳。然而，在We>12.6時(shí)，液滴在鋪展后會直接從表面彈起，省略了收縮階段。彈起的液滴就像一個(gè)薄餅，因此這種模式被定義為pancake bouncing（圖 2）。

相比于傳統(tǒng)彈跳模式，Pancake bouncing模式可將接觸時(shí)間由16.5毫秒（圖 3）縮短至3.4毫秒（圖 4）。在航空航天、交通運(yùn)輸、基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域都存在表面防結(jié)冰的需求，大幅縮短液滴與表面接觸時(shí)間可以有效提升防冰性能，在防冰領(lǐng)域具有重大的意義

                                                                圖 3 傳統(tǒng)彈跳模式（We=7.1）[1]

                                                    圖 4 Pancake bouncing模式（We=14.1）[1]