Femtosekundenlaser-erzeugte heterogene Benetzungsoberflächen zur Steuerung des Leidenfrost-Tropfendrehens

Flüssigkeitstropfen auf überhitzten Oberflächen erzeugen den Leidenfrost-Effekt. Dieses Phänomen könnte zu Strategien zur Manipulation und Kontrolle von Tropfen in der Mikrofluidik und thermischen Steuerung führen. Allerdings bewegen sich Leidenfrost-Tropfen zufällig und unregelmäßig auf überhitzten Oberflächen, und die Herstellung spezieller Oberflächen zur Kontrolle der Bewegung von Leidenfrost-Tropfen stellt große Herausforderungen dar. Hier schlagen wir eine einfache und umweltfreundliche Methode vor, um heterogen benetzende Oberflächenstrukturen zu schaffen, um die Drehbewegung von Tropfen auf überhitztem Messing mittels Femtosekundenlaser-Musterung zu steuern. Der Kontaktwinkel des Wassers im superhydrophoben Bereich der Oberfläche betrug ∼160°, und der superhydrophile Bereich zeigte ∼7°. Ein z-förmiges Muster wurde hergestellt, das die Dampfschicht segmentierte und den Gasfluss beeinflusste, was zur Drehung ovaler Tropfen ähnlich einem drehenden Ei führte. Wir verwendeten Simulationen, um dieses Phänomen zu erklären und erweiterten auch die Anwendung dieser Tropfenkontrolle zur Beschleunigung der Auflösung von Feststoffen und mechanischem Antrieb. Diese Studie bildet die Grundlage für eine kreative Kontrollmethode unter Verwendung des Leidenfrost-Tropfenphänomens, das weitreichende Implikationen für dampfbetriebene Tropfenbewegungen und zukünftige Flüssigkeitsmanipulationen hat.