表面迟滞、湿粘附的力学建模与仿生研究

低粘附、超疏水表面在微流动、微疏运系统，环境工程和航海、航空工业领域有重要的应用前景。在自然界中，许多生物表面具有奇妙的低粘附、超疏水性质，如荷叶和水蜘蛛腿的表面。目前，人们还不能完全理解生物表面的这种低粘附、超疏水性质与其表面结构的关系。本项目从仿生角度出发，研究生物表面的表面结构对其低粘附和自清洁性质的作用，重点研究表面接触状态的稳定性、表面迟滞角的大小与表面微结构的关系。我们首先基于粗粒化分子动力学和热力学分析方法研究表面接触状态转化的机理，研究液滴在表面演化时的能量势垒与表面结构的尺寸、形貌之间的关系。然后，理论、数值和实验研究相结合，建立考虑表面结构的尺寸、几何形状、排布和多级结构等参数的定量理论模型，以描述表面的粘附和迟滞行为，建立仿生表面的设计原理和方法。本研究将为我们从微观上理解生物表面的低粘附和自清洁性质，为进一步的仿生研究提供重要的理论依据，具有重要的应用价值。