A 2D Geometrical Perspective for the Contact Angle Hysteresis

作者
Lei Liu,Guanlong Guo,Kunpeng Wang,Long‐Qing Chen,Yangyang Fan,S. A. Galindo‐Torres,Jiu‐an Lv,Herbert E. Huppert,Changfu Wei,Liang Lei
出处
期刊:Langmuir [American Chemical Society]
卷期号:41 (37): 25840-25848
标识
DOI:10.1021/acs.langmuir.5c04232
摘要

Contact angle and its hysteresis during advancing and receding are probably the most fundamental concepts when two fluids interact with a solid surface. Surface roughness/microstructure affects contact angle hysteresis. Fiber is a common structure used to fabricate functional surfaces. However, a general model for fiber rough surfaces has not been obtained. This work, from a geometrical perspective, derives analytical solutions for the relationships between droplet volume and apparent contact angles and asymptotes for advancing, receding, and equilibrium contact angles on the surface with cylindrical humps. Energy evolution is tracked by calculating the Gibbs free interfacial energy. Results show that the contact angle hysteresis is constrained by geometry when assumptions are met. The advancing, receding, and equilibrium contact angles oscillate and gradually approach the predicted asymptote values with increasing humps. Gibbs free interfacial energy drops upon droplet advancing and receding. This energy cliff would induce droplet vibration, and the energy can be dissipated via fluid internal friction. Lattice Boltzmann method (LBM) simulations and quasi-2D experiments verify these solutions and demonstrate dynamic behaviors during droplet jumps to the next hump. From an energy perspective, the equilibrium contact angle can fall outside the contact angle hysteresis, although geometrically impossible. Energy analysis reveals that the Gibbs free energy at 0° can be order-of-magnitude less than that at other apparent contact angles. 3D experiments confirm that prewetted rough surfaces can reach this more stable configuration devoid of contact angle hysteresis, verifying 2D analytical modeling. Note that the theoretical analysis is based on idealistic assumptions, and the real circumstance may deviate from these assumptions.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
如意的小鸭子完成签到 ,获得积分10
6秒前
任性的冷荷完成签到,获得积分10
9秒前
单纯无声完成签到 ,获得积分10
10秒前
端庄问芙完成签到 ,获得积分10
12秒前
androabo完成签到,获得积分10
12秒前
荣幸完成签到 ,获得积分10
14秒前
荀煜祺完成签到,获得积分10
17秒前
七QI完成签到 ,获得积分10
24秒前
jason完成签到 ,获得积分10
25秒前
小莫完成签到 ,获得积分10
31秒前
32秒前
Leo完成签到 ,获得积分10
33秒前
长毛象完成签到 ,获得积分10
36秒前
SCINEXUS完成签到,获得积分0
38秒前
葱饼完成签到 ,获得积分10
43秒前
51秒前
54秒前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
54秒前
54秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
55秒前
青水完成签到 ,获得积分10
57秒前
59秒前
harden9159完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
1分钟前
1分钟前
兴在路上发布了新的文献求助10
1分钟前
梦梦完成签到 ,获得积分10
1分钟前
勋出色完成签到,获得积分10
1分钟前
wangyue1230完成签到,获得积分10
1分钟前
兴在路上完成签到,获得积分10
1分钟前
潺潺流水完成签到,获得积分10
1分钟前
小徐完成签到 ,获得积分10
1分钟前
坚定思天完成签到,获得积分10
1分钟前
多喝水完成签到,获得积分10
1分钟前
柒邪完成签到 ,获得积分0
1分钟前
欣喜的沛芹完成签到 ,获得积分10
1分钟前
YU完成签到 ,获得积分10
1分钟前
兜有米完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
Prescott's Microbiology: 2026 Release ISE 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Environmental Leverage in Times of Climate Crisis: Product Standards, Carbon Border Measures and Preferential Trade Agreements 1000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7204269
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8838112
关于积分的说明 18651840
捐赠科研通 6850698
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3180150
关于科研通互助平台的介绍 2338227
邀请新用户注册赠送积分活动 2154576