近期,国家自然科学基金委员会公布了原创探索计划项目延续资助评审结果,我院马志超教授申报的“仿生表面液滴弹跳主动声学调控”项目获批资助。
固液界面的接触行为影响机械装备的服役效能,如飞机、高速铁路等载运工具和风力发电机等能源装备因表面液滴无法快速脱附导致积冰,严重影响行驶安全并加剧能耗;电磁轨道发射系统在高速载流摩擦工况下因在导轨表面产生液铝沉积,导致发射距离缩减和服役寿命急剧衰减。固液接触过程中,液滴弹跳行为的按需调控是破解主动防冰、沉积抑制、高效换热难题的有效策略。然而,服役条件下固液接触的微观动态机理和液滴弹跳的能量转化机制亟待厘清。
所依托原创项目(1年期)解决了液滴弹跳过程的光-声同步原位监测难题,提出了通过仿生结构被动调控液滴弹跳次数的“黄金分割准则”,阐明了“液滴蹦床”效应的形成机制,发表在Nature Communications上的论文被主编亮点推荐。但液滴连续弹跳行为精准辨识、界面钉扎-粘流-脱附动态解析、固液接触时间与弹跳次数的主动调控等难题仍需破解。与此同时,液滴弹跳主动调控理论缺失,外源激励调控方法亟待完善,固液接触与液滴弹跳行为规律尚待揭示,无法实现对固液接触时间和液滴弹跳次数的主动按需调控。据此,延续资助项目提出液滴弹跳主动声学调控的原创研究思路,打破对固液界面接触与液滴弹跳调控的仿生结构依赖性,目标实现对液滴弹跳行为的主动调控。

