Impacto de gotas de água em superfícies superhidrofóbicas elásticas

O impacto de gotas de água em superfícies é um fenômeno ubíquo na natureza e na indústria, onde o tempo de contato entre a gota e a superfície influencia a transferência de massa, momento e energia. Para manipular e reduzir o tempo de contato das gotas em impacto, publicações anteriores relatam a modificação de microestruturas de superfície que influenciam a interface gota-suprfície. Aqui mostramos que a elasticidade da superfície também afeta o impacto da gota, onde uma gota impactando uma superfície superhidrofóbica elástica pode levar a uma redução de duas vezes no tempo de contato em comparação com superfícies rígidas equivalentes. Usando imagens em alta velocidade, investigamos a dinâmica de impacto em substratos superhidrofóbicos elásticos nanoestruturados com designs de membrana e viga em balanço com rigidez de 0,5-7630 N/m. Após o impacto, a gota excita o substrato para oscilar, enquanto durante a retração do líquido, o substrato transfere momento vertical de volta para a gota com um efeito de trampolim, causando uma decolagem precoce da gota com tempo de contato reduzido. Através de uma análise experimental e teórica detalhada, mostramos que esse fenômeno novo de trampolim é alcançado para uma faixa específica de números de Weber (We >40) e números de Froude da gota durante a distribuição (Fr >1). A observação do efeito de trampolim mediado pela elasticidade do substrato fornece novas percepções sobre a física do impacto da gota.