基于复合滑移的微纳缝隙剪切流研究*

陈晖 沈明

(1.福州大学 机械工程及自动化学院，福建 福州 350108;2.福州大学 数学与计算机科学学院，福建 福州 350108)

微缝隙流动广泛存在于流体动力系统、微纳机电系统、薄膜流体润滑和高端集成电路(IC)装备［1］等领域中，在压力和流量等参数的控制方面发挥着重要作用［2-3］.当液膜缝隙厚度为微纳尺度时，表面效应愈加明显，其内部流动规律将明显区别于宏观流体流动，其中一个突出的特征是液固交界处的边界滑移［4］.

实验显示微纳尺度下滑移长度从几纳米到几十微米不等，边界滑移对流动特性的影响显著［5-6］.边界滑移受到众多因素的影响，其中一个关键参数是界面的亲疏液性质.在超疏液界面下，固体表面分子与液体分子间的吸引力很容易被流体流动所带来的剪切率平衡，易在固体表面形成速度滑移［7］;其主要原因是在疏液固体表面存在微纳气层，液体在其上面实现近自由剪切流动;通过界面微纳结构设计，提升固液界面的微气体比例，则可实现大尺度的滑移［8］.对于亲液性界面，由于其表面较强的残余化学键，表现出高的表面能，对流体分子具有较强的吸附力，一般很难产生滑移，甚至会产生抑制液体流动的负滑移现象［9-11］.

滑移流动目前仍未有一个公认的物理机制和模型［12-14］，对于它的研究常伴随着新现象和新规律的发现，尤其是在亲液和疏液复合界面下的微流动研究中.如通过对纳米水膜的试验研究发现，当水膜位于亲水壁面……