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摘 要：研究小组利用自主研发的高速光弹性层析成像技术，直接测量了基底内部的应力分布和冲击力，并通过引入一个总结液滴粘性和惯性以及基底弹性的统一指标——“Z”，将在多种条件下所获得的最大冲击力数据重叠到一条主曲线上。
关键词：液滴、柔软基底、最大冲击力、惯性主导定律、赫兹定律
研究小组在世界上首次证实，液滴撞击柔软基底的最大冲击力会持续地从“低粘度和高速下出现的惯性主导定律”过渡到固体球体撞击时常见的赫兹定律。研究小组利用自主研发的高速光弹性层析成像技术，直接测量了基底内部的应力分布和冲击力，并引入了一个总结液滴粘性和惯性以及基底弹性的统一指标——“Z”。
研究结果表明，各种条件下的数据会重叠到一条主曲线上，研究小组提出了一个设计图，使用数学公式可预先对冲击力进行估算。这将获得一个统一的“标尺”，可以按预期控制粘附和扩散，同时最大限度地减少喷墨打印、电子材料涂覆、乳液喷雾、清洁、生物打印、食品印刷以及风力涡轮机叶片和各种涂层的侵蚀预测等应用中的基底损伤，并有助于更深入地了解流固相互作用。
液滴撞击现象广泛存在于从日常用品到尖端制造的各个领域，包括喷墨打印、电子材料涂覆、冷却和清洁、雨滴侵蚀以及生物打印等。到目前为止，人们已经对液滴的形状变化等进行了详细的研究，如“扩散程度”和“接触面积”，但撞击瞬间“基底上受到多大力”这一点，尤其是在柔软材料上，却尚未得到充分阐明。对于柔软材料，液滴和基底会同时发生形变，使得力的传递方式复杂，难以进行精确测量。液液滴的冲击力会产生影响，例如，如果喷雾冲击力过强，可能会对纸张、聚合物薄膜、皮肤等柔软受体造成不必要的损伤或不平整；而如果冲击力过弱，则会导致附着力不足或印刷质量差。如果能提前预测冲击力，就可以通过最小的试制优化喷嘴速度、液体粘度和基底弹性，从而实现与“持久性、安全性和舒适性”直接相关的设计，例如抑制印刷晕染/皮肤护理中的舒适触感/不损伤涂层的清洗/生物打印中减少细胞损伤等。