dover-2019-Revisited Cassie’s law to incorporate microstructural capillary effects

文献阅读笔记

0 Abstract

• 柱阵列表面超疏水处理（FDTS，全氟烷基三氯硅烷，分子气相沉积）
• 间距小于结构宽度时，接触角测量值偏离cassie预测值
• 在rough region，接触角与间距无关，后退角与间距有关，气液界面被扭曲了

1 Introduction

• 列举了应用领域:微流动，设备制造，喷墨打印，DNA测试，传热
• 本身（innate）的润湿性可以被表面结构增强
  
  • Wenzel模式
  • Cassie-Baxter模式
• Cassie state的液滴可具有超过150°的接触角，即被认定为超疏水。关于超疏水的认定，参考文献在这里。也有人认为接触角滞后应被纳入超疏水的考量。比较而言，cassie的液滴具有更低的滞后。
• 一般的研究局限在较大间距的低粗糙度表面，接触角较大，滞后较小，可在wenzel和cassie之间转换
• 有研究关注了不同润湿性构成的复合表面
• 柱结构之间的液体桥扭曲现象受到关注。方柱边缘附近会形成半圆形capillary reigon，如果间距足够大，液体桥之间
• 研究了粗糙度（方柱面积占比）对cassie预测结果的影响。发现需要将capillary bridging effect纳入计算。

2 pillared surfaces

+ 四种尺寸方形：5，10，20，40 um；四种间距 5，10，20，40 um（共16组）
+ FDTS气相沉积，接触角114.9±1.8°

3 results

• 半圆形液体桥，在液滴的边缘
  
• 考虑弯液面面积，可以修正cassie公式，解决低孔隙率区cassie公式预测不准确问题
  
  
• 微观的接触角并不是本征接触角

4 conclusion

• 具有可调控和大滞后的超疏水表面可以通过简单的制造步骤生产，并且三相区域的形状可以极大地影响液滴动力学
• 未来：探测微尺度的接触线，并将该区域量化为表面结构和与界面化学相关的表面能的函数。

5 idea

• 放大尺度
  制备尺寸为100-1000um的柱阵列，看该现象是否能够复现
• 改变润湿性
  进行不同程度的疏水处理[1]，比较其现象
• 详细观察
  测量其在每个立柱上的接触角，比较不同液体桥的形状（ESEM）
• 温度影响
  温度可以影响接触线形状[2][3]，因此可以考察温度的影响