近日，香港理工大学王钻开课题组与南方科技大学力学与航空航天工程系余鹏课题组合作在液滴弹跳领域取得新进展，揭示了一种反常的液滴弹跳现象。该研究发现，液态金属(LM)液滴在水膜上可以完全弹跳，而不会粘附在水膜下的固体表面上。更有趣的是，水膜越厚，LM液滴的弹跳能力越强（图1、图2）。相关成果以“Liquid metal droplets bouncing higher on thicker water layer”为题发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。

液态金属（LM）由于其独特的性质在各个领域中得到广泛关注和应用。LM具有相对较低的熔点，通常在室温下就可以变为液态，这使得它在柔性电子领域中具有巨大的潜力。同时由于LM能够保持高电导和热导性，它可以用于制造灵活的电子器件，如弯曲的显示屏、可穿戴设备和可卷曲的电路板。此外，LM还表现出良好的柔韧性和可塑性，这使得它在软体机器人领域中具有广泛的应用。然而，需要注意的是，在常温条件下，LM容易被氧化，形成一层薄薄的氧化物覆盖层。这种氧化层会降低LM的流动性并导致与底层基底的粘附。为了克服这个问题，研究人员一直在探索方法来保持LM的流动性和自由运动。

图1. LM从水膜覆盖的固体表面快速弹起。

（a,b和c）高速相机侧面视角（d和e）高速相机底面视角（f）水膜干涉图

图2.LM液滴弹跳的动力学表征

（a）恢复系数和水膜厚度的变化（b）接触时间和水膜厚度的变化（c）液滴生成实物图

本文揭示了该现象的原理，即水膜作为一种润滑膜，阻止了LM液滴与固体表面的接触，同时水膜对LM液滴的自发润湿导致了润滑膜内的负毛细压力，从而影响了LM液滴的恢复系数（图3）。文章认为这一发现有助于深入理解复合流体液滴动力学，并为流体控制提供了新的思路。

图3.LM液滴弹跳的理论模型

（a）LM液滴弹跳的示意图（b）理论的恢复系数和水膜厚度的变化（c）恢复系数和Of数的变化

余鹏课题组博士生代宇航为论文第一作者，王钻开课题组李旻斐博士、冀秉强博士为共同第一作者，王钻开教授为通信作者，南方科技大学力学与航空航天工程系余鹏副教授为合作作者。南科大是论文第二单位。该研究得到了国家自然科学基金委员会的大力支持。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-39348-x

供稿单位：力学与航空航天工程系

通讯员：史露静

主图：丘妍

编辑：周易霖