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Droplet Characteristics at the Maximum Adhesion on Curved Surfaces
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2021-02-08 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.1c00011 Zhanglei Zhu 1, 2 , Youhua Jiang 3 , Donghui Wang 1, 2 , Wanzhong Yin 2 , Jaroslaw W. Drelich 1
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2021-02-08 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.1c00011 Zhanglei Zhu 1, 2 , Youhua Jiang 3 , Donghui Wang 1, 2 , Wanzhong Yin 2 , Jaroslaw W. Drelich 1
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For applications involving droplet detachment from solid surfaces, it is vital to study the droplet characteristics (e.g., contact angle and base width) when the droplet is experiencing the maximum force that detaches the droplet (maximum adhesion state). Historically, such investigations were mainly conducted on flat two-dimensional surfaces and the characteristics on curved surfaces with the third dimension remain unknown. Thus, the generalized description of such characteristics has not been established yet. Here, by vertically pulling liquid droplets using a microbalance, we study the droplet characteristics at the maximum adhesion on curved homogeneous surfaces. Variables in this study include liquid surface tension, initial droplet base area, and the asymmetry in solid surface curvature. Results show that the contact angle is identical everywhere along the droplet perimeter on curved surfaces irrespective of the asymmetry in surface curvature. In addition, we found that the droplet base is nonaxisymmetric (not circular) at the maximum adhesion, opposing previous understanding that was formulated for flat surfaces. As a result, we propose a more generalized and quantitative description of the droplet characteristics at the maximum adhesion, derived from the component of the surface tension force acting along the droplet perimeter.
中文翻译：
曲面最大附着力下的液滴特性
对于涉及液滴与固体表面分离的应用，至关重要的是，当液滴正经历使液滴分离的最大力（最大粘附状态）时，研究液滴的特性（例如，接触角和基部宽度）。从历史上看，这种研究主要是在平坦的二维表面上进行的，而在具有三维空间的曲面上的特性仍然未知。因此，尚未建立对这些特性的概括描述。在这里，通过使用微量天平垂直拉动液滴，我们研究了弯曲均匀表面上最大附着力时的液滴特性。这项研究中的变量包括液体表面张力，初始液滴基面积和固体表面曲率的不对称性。结果表明，无论曲面曲率的不对称性如何，曲面上液滴周长的各处接触角都是相同的。此外，我们发现液滴的最大附着力是非轴对称的（非圆形），这与以前针对平面的理解相反。结果，我们提出了对最大附着力下的液滴特性的更一般化和定量的描述，该描述是从沿液滴周长作用的表面张力分量中得出的。
更新日期：2021-02-23
中文翻译：
曲面最大附着力下的液滴特性
对于涉及液滴与固体表面分离的应用，至关重要的是，当液滴正经历使液滴分离的最大力（最大粘附状态）时，研究液滴的特性（例如，接触角和基部宽度）。从历史上看，这种研究主要是在平坦的二维表面上进行的，而在具有三维空间的曲面上的特性仍然未知。因此，尚未建立对这些特性的概括描述。在这里，通过使用微量天平垂直拉动液滴，我们研究了弯曲均匀表面上最大附着力时的液滴特性。这项研究中的变量包括液体表面张力，初始液滴基面积和固体表面曲率的不对称性。结果表明，无论曲面曲率的不对称性如何，曲面上液滴周长的各处接触角都是相同的。此外，我们发现液滴的最大附着力是非轴对称的（非圆形），这与以前针对平面的理解相反。结果，我们提出了对最大附着力下的液滴特性的更一般化和定量的描述，该描述是从沿液滴周长作用的表面张力分量中得出的。
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