1756年，德国科学家Leidenfrost报道了水滴在加热表面沸腾并漂浮在其底部蒸发产生的一层蒸汽膜上的现象［5］。这一现象如今被称为Leidenfrost现象，沸腾并漂浮的液滴被称为Leidenfrost液滴。由于蒸汽层导热很差，该液滴的蒸发时间显著增大并在Leidenfrost温度［6，7］达到最大。Leidenfrost现象是膜态沸腾的一个特例。由于其类似于疏水的非润湿特性［8］，在蒸汽膜的润滑作用下导致快速移动［9］，该现象吸引了众多的研究者对其进行探究。除了固体表面以外，液体表面的Leidenfrost现象也有报道，例如液氮表面小液滴或固体球的悬浮［10］，以及液氮液滴在硅油表面的沸腾［11］等。有研究者利用不同液滴在液态镓金属表面进行了液滴蒸发实验，以验证现有的关于Leidenfrost温度的模型［12］。
液体表面具有许多独特的优势，如近乎绝对水平与光滑。与以往液氮液滴沸腾实验中采用的黏性液体不同，液态金属的沸点高达2 000℃以上［13］，因而可以耐受更高温度，甚至可以承受固体的沸腾［14］。
图5.9a和图5.9b分别展示了笔者实验室Ding等观察到的Leidenfrost液滴在105℃液态金属表面沸腾的侧视图与示意情况［15］。液态金属在大气环境中易于氧化，形成一层厚度为0.5～2.5 nm的氧化层。氧化物增加了表面粗糙度（图5.9c和图5.9d），提供了非均匀的成核位点，阻碍了液滴达到均匀成核模型预测的过热温度极限。实验结果显示，氧化导致增加的表面粗糙度抑制了Leidenfrost温度，与理论预测一致。
图5.9 Leidenfrost液滴在105℃液态金属表面沸腾的示意［15］(www.xing528.com)
a.Leidenfrost液滴的侧视图；b.液滴内部的循环与金属中的热传导；c.无氧化表面的三维表面形貌图；d.氧化表面的三维表面形貌图。
Leidenfrost液滴的形状随着其尺寸的变化而变化。这是重力与表面张力竞争的结果。当液滴直径小于一定尺寸时，液滴几乎是球形的，如图5.10a所示［15］。当尺寸增大时，液滴在重力作用下变为扁平状（图5.l0b—f）。由于浮力的作用，液滴底部的蒸汽倾向于上升，并使液滴底部变形，导致液滴不稳定。液滴在不稳定状态下出现振荡与旋转等行为，并产生各种形状，包括椭圆形（图5.10c）、三角形（图5.10d），以及阿米巴虫形（图5.l0e、f）。
图5.10 在液态金属表面上的不同尺寸Leidenfrost液滴的形状［15］
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
