Stabilité de l’état de Cassie et capacité de restauration de gaz des surfaces superhydrophobes avec des piliers en forme de cône tronqué

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La stabilité de la couche de gaz sur les surfaces superhydrophobes et la restauration du gaz sur les surfaces superhydrophobes immergées ont été de grands défis pour leurs applications pratiques ces dernières années. Inspirés par les motifs superhydrophobes super-répulsifs de type champignon qui existent naturellement, nous choisissons des surfaces superhydrophobes avec des piliers en forme de cône tronqué comme objets de recherche pour relever ces défis en ajustant leurs paramètres géométriques. Nous effectuons des simulations de dynamique moléculaire pour étudier la transition Cassie-Wenzel sous pression externe et la transition Wenzel-Cassie due à la propagation sous-marine de bulles comprimées. Des théories basées sur l’équation de Young-Laplace et la variation totale de l’énergie libre sont développées pour explorer l’influence des paramètres géométriques des piliers sur la résistance à la pression et la restauration du gaz sous-marin, ce qui est en bon accord avec les résultats de simulation. Ces résultats de simulation et cette analyse théorique suggèrent que les piliers en forme de liège, analogues aux structures de surface d’organismes naturels comme les collemboles et les feuilles de Salvinia, peuvent être super-répulsifs pour le liquide et favorables au processus de propagation du gaz. Notre étude fournit des conseils théoriques pour la conception de surfaces superhydrophobes avec à la fois la stabilité de l’état de Cassie et la capacité de restauration de gaz.

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