论文标题：Droplets Sliding Down Partially Wetted (Non-Superhydrophobic) Surfaces: A Review

论文链接：https://www.mdpi.com/2673-8015/5/4/29

期刊名：Liquids

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/liquids

液滴滑动行为的核心调控因素是接触角滞后（前进接触角与后退接触角的差值），它直接量化了液固界面的粘附力，决定了液滴启动滑动的临界倾角（滑动角）。研究中常用的实验装置包括微量注射泵、可倾斜平台与高速成像系统，数值模拟方法则涵盖格子玻尔兹曼法、表面演化器、相场模型等，各自适用于不同尺度与场景的研究。

对于均质表面上的牛顿流体液滴，滑动行为可从四方面解析：启动阶段，液滴在倾角增加时呈现不对称形态，当重力克服界面粘附力时开始滑动，其滑动角与接触角滞后、液滴体积通过能量平衡方程相关联；动力学特性上，液滴经短暂加速后达到稳态速度，满足毛细管数与邦德数的线性标度关系，粘性耗散与界面力是主要调控因素；形态演变方面，随速度增加，液滴会经历圆形、后缘拐角、尖点及卫星液滴脱落等阶段；内部流动则表现为滑动与滚动的混合模式，可通过粒子成像测速技术观测。

图例：滑动过程中速度增加时的液滴形态。

化学异质表面通过润湿性能的空间差异实现液滴运动调控：单一化学台阶可使液滴呈现钉扎、穿越、偏转等多种动态响应；条纹状图案会引发液滴的粘滑运动，平均速度显著低于均质表面；方形或三角形瓦片图案则带来滑动各向异性，hydrophilic区域的排列方向直接影响液滴滑动速率。这些现象的本质是接触线在异质区域的钉扎–脱钉循环，形成周期性的能量耗散与存储。

几何图案化表面的研究虽多聚焦于超疏水体系，但部分润湿场景下的成果显示，表面缺陷会导致液滴后缘形成残留液滴，颗粒阵列则会产生多种滑动模式，其滑动角与缺陷尺寸、间距及液滴体积密切相关。

非牛顿流体（如剪切变稀、粘弹性流体）的滑动行为呈现独特规律：剪切变稀流体的终端速度依赖于流变参数，剪切增稠流体则易形成后缘尾迹；粘弹性流体在滑动时表现为更低的毛细管数，部分体系会出现振荡运动；屈服应力流体则存在滑动与滚动的转变，转变条件由屈服应力与重力应力的比值决定。这些特性均与流体的内部结构响应及界面相互作用的耦合效应相关。

研究意义与未来方向

该综述指出，接触角滞后是贯穿各类场景的核心控制参数，化学图案化是实现液滴运动被动调控的有效手段，在开放式微流控、表面工程等领域具有重要应用价值。当前研究仍存在不足，如非牛顿流体在异质表面的滑动行为、纳米尺度下的内部流动细节等尚未充分探索。未来可拓展至铁磁流体等更复杂体系，结合人工智能等新技术优化模拟效率，并深化多场耦合下的液滴动力学研究，为智能表面设计与流体操控技术提供新支撑。

期刊简介

主编：Prof. Dr. Enrico Bodo, University of Rome “La Sapienza”, Italy

Liquids ( ISSN 2673-8015) 创刊于2021年，是一本国际性、同行评审的开放获取期刊。期刊研究领域涵盖物理学中的液态理论、合成与分析化学、生物学的多个领域，以及工程学和气象学中的流体动力学等。目前，Liquids 已被ESCI (Web of Science)、Scopus (CiteScore 2.9)、CAPlus/SciFinder 等多个主要数据库收录。