【作者说· Award系列】聚焦 MDPI 期刊获奖学者的优秀研究成果，从突破性成果的诞生历程、关键挑战的应对策略、到领域前沿的动态研判等，深度解析研究脉络。通过研究者第一视角的立体解读，还原学术成果的构建逻辑，与您共探创新科学研究的进阶范式。
2022 Micromachines 期刊
杰出青年学者奖获奖学者
朱平安 博士
香港城市大学
香港城市大学机械工程系助理教授。2017 年于香港大学机械工程系获得博士学位，曾于香港大学和哈佛大学从事博士后研究 (2017-2020 年)。研究方向涵盖微纳尺度及表界面流动的基础与应用，涉及微流控、表界面浸润性、仿生设计与制造、微纳马达/驱动器等前沿领域。在国内外高水平学术期刊发表论文 50 余篇，其中以第一/通讯作者 (含共同) 身份在 Science、Nature Communications (3 篇)、Advanced Materials、Newton、Matter、Chemical Reviews 等顶级期刊发表论文；合作出版英文学术专著 1 部。研究成果受到 Science News、The Times、New Scientist、Phys.org、法国驻香港大使馆、新华社、香港 TVB 等众多国内外媒体和专业杂志的重点报道。荣获多项学术荣誉与奖励，包括2022及2023 Lab on a Chip杰出审稿人、2022 Micromachines 杰出青年学者奖、2021国际先进材料学会青年科学家奖、2021中国新锐科技人物突出成就奖、2018 TechConnect全球创新奖、2017香港青年科学家奖提名等。担任国际液体雾化与喷雾系统学会 (ILASS) 香港分会秘书，Micromachines 特刊客座编辑，The Innovation 和 Soft Science 青年编委，以及 Biomicrofluidics 早期职业编辑顾问委员会成员。欢迎对微流控、表界面流动及智能材料等研究领域感兴趣的博士生加入课题组，共同探索前沿科技。
联系方式：pingazhu@cityu.edu.hk
个人主页：https://www.cityu.edu.hk/mne/people/academic-staff/prof-zhu-pingan
研究解码
液滴撞击超疏水固体表面是许多工业过程中的常见现象，如农药喷洒、喷雾冷却、3D喷墨打印以及开放空间微流体操控等。本研究重点研究液滴撞击带有宏观凹坑结构的超疏水表面时的动力学行为，发现了非对称射流现象，并通过实验与数值模拟相结合的方法揭示了其动力学机制。研究表明，非对称射流的产生取决于液滴撞击的偏心程度和韦伯数，其形成机制与气体排出、液滴内部流动的方向性以及局部压力分布密切相关。本研究为开放空间微流控技术提供了新的思路，例如，该现象可用于液滴操控、微液滴喷射技术，以及具有可控液体输运能力的表面设计，此外，研究结果对优化喷墨打印、喷雾冷却和防污表面开发等应用也具有指导意义。
主要发现包括：
(1) 非对称射流现象。实验发现，当液滴偏心撞击超疏水凹坑时，会产生向空气中倾斜的射流。这种非对称射流的形成归因于液滴内部流动的耦合：凹坑诱导的向上的内流与液滴横向扩展的流动叠加，最终导致液滴界面在凹坑的一侧发生剧烈的局部破裂，形成向上倾斜的射流。
(2) 射流速度和角度的变化。实验结果表明，射流速度取决于韦伯数和撞击位置。随着韦伯数的增加，射流速度上升，最高可达4.6 m/s。在不同的韦伯数条件下，射流速度先随偏心距离增加而上升，然后达到峰值后下降。此外，射流角度在We<30时随韦伯数增加而增大，但在固定韦伯数下，角度随偏心距离的变化呈现先增大后减小的趋势。
(3) 界面破裂和空气排出机制。数值模拟揭示了当液滴撞击位置较靠近凹坑中心时，气体在凹坑内的快速排出会导致界面破裂，而不会形成明显的射流。随着撞击偏心距离的增加，液滴扩展过程中形成的向上液流增强，最终导致非对称射流的形成。
(4) 压力分布和动量变化。数值模拟显示，在液滴撞击初期，凹坑左侧接触点的压力最高，随着液滴扩展，最大压力向右移动。当液滴完全覆盖凹坑后，气体的排出导致界面破裂或射流的发生。在动量分析中，实验与模拟均表明，在平坦表面上，液滴的水平动量总和为零，而凹坑的存在破坏了流动对称性，使得液滴在撞击过程中产生显著的水平动量变化，并最终形成非对称射流。
对话实录
01.请问您是如何确定选题的？是什么启发您选择这个特定的研究方向或问题？以及如何寻找创新点？
本研究的选题结合了应用需求与科学兴趣。当前，大多数研究主要聚焦于液滴在平坦或规则微结构超疏水表面上的撞击行为，而对具有宏观结构 (如凹坑) 的超疏水表面关注较少。研究液滴在此类表面上的撞击动力学，不仅能够揭示新的流体物理机制，还能为农药喷洒、喷雾冷却、喷墨打印等实际应用提供理论指导。此外，液滴撞击过程中涉及非线性界面动力学、动量交换及复杂流场演化，这一研究方向兼具科学挑战性和工程价值，为深入理解微尺度流体行为提供了新的视角。
02.您目前正在关注或计划探索的未来研究方向是什么？这些方向与您目前的研究有何关联或延伸？
由于实际应用中的液滴成分和结构通常较为复杂，我们团队正致力于研究复杂液滴的动力学行为，包括核壳结构的复合液滴，以及燃烧、高温等极端条件下液滴撞击壁面的机理。这些研究方向是团队在液滴撞击和微流控领域的进一步深化，重点关注液滴自身属性对撞击行为的影响和调控，区别于大多数现有研究主要通过改变固体表面特性来调控液滴动力学的策略。
03.在论文写作过程中，您认为哪个部分是最难的？原因是什么？
最具挑战的部分是理论分析与结果讨论。实验与模拟数据较为复杂，需要深入分析流场、压力分布和动量变化，以提炼关键机制。同时，需要清晰地解释实验观察到的现象，并结合数值模拟提供合理的物理解释。
04.请分享一下您在本篇论文写作过程中借助的软件/工具。
我们使用 Grammarly 进行语法检查，以提高语言表达的准确性和流畅性；Origin 和 Matlab 用于数据分析和可视化，确保实验与模拟结果的直观呈现；EndNote 进行参考文献管理，以规范引用格式并提高写作效率。
05.请问您是如何选择本篇论文的投稿平台的？
本论文选择投稿至 Micromachines，主要是因为：
(1) 期刊涵盖微流控、流体力学及微纳米技术等方向，有助于本研究在相关领域的传播和应用；
(2) 作为开放获取期刊，能够提高论文的可见度；
(3) 期刊的高效审稿流程有助于研究成果的快速发表和传播。
06.文章发表之后，对于如何在同领域的学者之间推广，以便有更多的人可以阅读到，您有什么建议呢？
我们通过多种渠道推广论文：
(1) 在流体力学、微流控等领域学术会议上报告研究成果，与同行学者交流讨论，提高论文的学术影响力；
(2) 将论文分享至 ResearchGate、Google Scholar 等学术平台，使相关研究人员能够快速获取并阅读论文；
(3) 利用微信公众号等平台，向更广泛的受众介绍研究背景、核心发现及实际意义。
原文出自 Micromachines 期刊：https://www.mdpi.com/2072-666X/13/9/1521
期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/micromachines
Micromachines 期刊介绍
主编：Ai-Qun Liu, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong, China; Nanyang Technological University, Singapore
期刊研究内容涉及微/纳米结构、材料、器件、系统及与微纳技术相关的基础研究和应用。
2023 Impact Factor：3.0
2023 CiteScore：5.2
Time to First Decision：16.2 Days
Acceptance to Publication：1.8 Days
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