近日，電子科技大學物理學院教授陳龍泉課題組在流體物理領域取得重要進展。通過系統的實驗觀測、理論分析和分子模擬，他們從移動接觸線的宏觀動力學和微觀分子動力學兩個角度證實了流體在固體表面的潤濕和去潤濕互為不可逆過程，揭示了新的界面流動物理圖像。該研究成果發表在《物理評論快報》。
流體在固體表面的鋪展（潤濕）與回縮（去潤濕）是自然界隨處可見的物理現象，且廣泛存在于半導體芯片制造、航空航天涂層設計、海洋污染防治等重要領域的核心技術流程中。由于在潤濕和去潤濕過程中流體的流動方向相反，去潤濕常被簡單地認為是潤濕的逆過程。因此，既往研究多聚焦于潤濕過程，并將發現的動力學規律用于對去潤濕現象的描述。然而，從熱力學的角度來看，潤濕和去潤濕過程均涉及能量耗散（盡管可能很低），所以二者本質上應不互逆。
結合高精度實驗觀測和全原子分子動力學模擬，課題組探究了微納尺度下水膜在低表面能固體表面上的去潤濕動力學行為。實驗研究表明，去潤濕過程由毛細力和慣性力主導，去潤濕半徑隨時間的演化遵循一個與表面潤濕性無關的冪律，而毛細–慣性潤濕過程遵從的冪律關系卻與表面潤濕性強相關。基于納維–斯托克斯方程，理論推導出了與實驗結果高度吻合的標度率。進一步，通過對固–液–氣三相接觸線附近的分子集群運動分析表明，流體以“滾動模式”從固體表面去潤濕，而潤濕則主要以“滑動模式”演進。這些結果充分說明，去潤濕和潤濕過程不互為逆過程。
該研究成果打破了人們對潤濕和去潤濕現象的直觀認識，深化了學界對界面流體物理的理解，亦可為微尺度流體管理及器件的設計提供新思路。
相關論文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.194001
本文鏈接：科學家對流體在固體表面鋪展與回縮現象提出新認識http://m.sq15.cn/show-11-21241-0.html
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