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液滴在球面的钉扎:宏观前进与后退角的预测模型

         
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目的利用液滴在二维平面所测得的本征前进与后退接触角(即气液界面与固液界面夹角),预测液滴在不同曲率半径球面上的宏观前进与后退角(即气液界面与水平面夹角)。方法基于吉布斯自由能、液滴体积、接触角和宏观角之间的关系,预测液滴在球面上的宏观角,并与试验数据进行对比验证。结果液滴在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)平面的本征前进与后退接触角分别为(91±2)°与(55±3)°。对于处于前进或后退趋势的液滴,当体系吉布斯自由能值最小时,液滴在球面上的接触角等于其在平面上测得的本征前进或后退接触角,此时所对应的宏观角为宏观前进或后退角。因此,可利用体系自由能的最小值预测液滴在球面的宏观前进与后退角。结果显示,当球面曲率半径为2、4、6、8 mm时,测得的液滴宏观前进角分别为(118±3)°、(110±2)°、(103±2)°、(100±2)°,宏观后退角分别为(82±2)°、(71±2)°、(64±3)°、(62±2)°,该结果与预测值吻合。结论通过本征前进与后退接触角、液滴体积与球面曲率半径等已知量,建立了一个可预测液滴在球面上的宏观前进与后退角模型。

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