液滴與固體表面之間的碰撞行為是流體力學(xué)領(lǐng)域的重要研究課題之一，常見(jiàn)于自然現象和多種工業(yè)應用過(guò)程，如噴墨打印、農藥噴灑、海水淡化廠(chǎng)水平管降膜蒸發(fā)過(guò)程中的液滴滴落。根據液滴本身條件（物性參數、撞擊速度、液滴尺寸等）、撞擊表面特性（親疏水性、微觀(guān)結構、表面溫度等）以及外部因素干擾（微重力、電磁場(chǎng)、聲場(chǎng)等）的不同，液滴撞擊表面后會(huì )出現鋪展、回縮、反彈、破碎、飛濺等多種不同現象。液滴撞擊后的現象在不同工業(yè)場(chǎng)合中的需求不盡相同，因此確定影響液滴撞擊的關(guān)鍵參數，系統地分析液滴撞擊表面的復雜機制，使我們能夠實(shí)現對液滴行為的更為精細的調控，從而有助于在不同工業(yè)應用場(chǎng)景中，達成更高效更精確的控制效果。

在以往的研究中，眾多學(xué)者從液滴本身性質(zhì)和撞擊表面特性角度著(zhù)手，而對外部因素的研究過(guò)少，還需進(jìn)一步探索外部因素干擾下的液滴撞擊表面的動(dòng)力行為。電場(chǎng)作用下液滴撞擊固體表面的行為在靜電打印、微流控芯片技術(shù)、高壓輸電線(xiàn)結冰等領(lǐng)域受到了廣泛的應用，深入探究這一行為不僅有助于推動(dòng)電流體力學(xué)的理論發(fā)展，還能促進(jìn)其在實(shí)踐中的廣泛應用。

目前國內外學(xué)者通過(guò)三種外加電場(chǎng)的方式來(lái)研究液滴撞擊固體表面的動(dòng)態(tài)行為：介質(zhì)電潤濕(EWOD)、帶電液滴撞擊、施加平行電場(chǎng)。EWOD是通過(guò)在基底嵌入電極來(lái)調節表面潤濕性，從而控制液滴的運動(dòng)。Kumar等通過(guò)在介質(zhì)上施加交流電潤濕(AC EWOD)來(lái)改變介質(zhì)表面的潤濕性，分析了不同頻率、不同電壓波形和不同液滴尺寸下電潤濕對液滴撞擊壁面特性的影響，得出電壓頻率對液滴擴散的影響比電壓波形的影響更顯著(zhù)，電潤濕效應增強了液滴撞擊的鋪展效果，降低了液滴撞擊的回縮高度。

Tan等采用交流信號研究了不同頻率和幅值對基于EWOD液滴撞擊疏水表面后擴散直徑和高度的變化，并繪制了液滴部分回彈與抑制回彈之間的電壓、頻率和韋伯數轉換圖。Zheng等將介質(zhì)電潤濕技術(shù)與高速攝像結合，確定了液滴的四種不同撞擊現象：沉積、液滴中包裹氣泡、射流和表面包裹氣泡，并總結了相應的相圖，進(jìn)一步發(fā)現振蕩周期和阻尼率與韋伯數無(wú)關(guān)。與EWOD相比，帶電液滴撞擊基底的方案更適合工程應用，由于自由電荷的存在，發(fā)現液滴在固體表面的沉積會(huì )增強。

Ryu等研究了電荷對液滴沖擊介質(zhì)基底擴散的影響，得出帶電液滴最大擴散直徑比中性液滴的大，并且隨著(zhù)電荷比的增加，差異會(huì )變得更大，通過(guò)引入液氣和液固界面張力的相關(guān)性提出了改進(jìn)模型來(lái)預測帶電液滴的最大擴散比。Deng等研究了帶電乙醇液滴在不同溫度的導電表面上的撞擊行為，發(fā)現撞擊后電荷的保留程度會(huì )影響液滴的動(dòng)態(tài)行為，當表面溫度低于液體沸點(diǎn)溫度時(shí)液滴蒸發(fā)速率增加，以及在Leidenfrost溫度下液滴反彈會(huì )被抑制。

Xu等在前人研究基礎上討論了帶電液滴在三種不同沸騰狀態(tài)下對熱銅基體的沖擊影響，并且建立了基于韋伯數、電荷比和潤濕性的帶電液滴最大擴散比。與前兩種外加電場(chǎng)方式相比，施加平行電場(chǎng)的方式將電場(chǎng)的作用更全面地與流體力學(xué)相結合，觀(guān)察液滴撞擊的整個(gè)過(guò)程，尤其是噴射和回彈過(guò)程。噴射現象普遍存在于靜電噴涂或靜電紡絲工業(yè)中，對其進(jìn)行研究具有積極作用。

Liu等通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬研究了納米水滴在外加垂直電場(chǎng)作用下對疏水表面的撞擊行為，得出在基底接地情況下液滴在撞擊后會(huì )產(chǎn)生相反的電荷，從而增大最大擴散直徑，并且施加電場(chǎng)有助于納米液滴的彈跳。Tian等發(fā)現在外加電場(chǎng)作用下，液滴的空氣夾持過(guò)程和液滴與基體的初始接觸狀態(tài)會(huì )發(fā)生改變，當電場(chǎng)達到一個(gè)臨界值，電應力加速液滴底部附近的流動(dòng)并迅速產(chǎn)生錐形尖端從而消除氣泡夾帶。Xu等將溫度和電場(chǎng)耦合進(jìn)一步研究了電場(chǎng)作用下液滴對熱基底的撞擊行為，結果表明在薄膜蒸發(fā)過(guò)程中電場(chǎng)會(huì )導致液體向上噴射，并且液滴增發(fā)速率提高，在膜沸騰狀態(tài)下液滴的反彈高度和滯留時(shí)間顯著(zhù)增加。

綜上所述，對電場(chǎng)作用下液滴撞擊固體表面的研究大多數聚焦于鋪展直徑上，而液滴撞擊行為后發(fā)生的拉伸及噴射現象卻鮮有深入探討。本文采用施加平行電場(chǎng)的可視化實(shí)驗方法研究電場(chǎng)作用下液滴撞擊表面的動(dòng)態(tài)行為，尤其是拉伸和噴射行為，并分析液滴撞擊過(guò)程中的電荷分布及其潛在的物理機理。通過(guò)改變液滴撞擊高度，確定了反映液滴撞擊模態(tài)、韋伯數與電毛細數之間關(guān)系的相圖，并進(jìn)一步觀(guān)察了液滴在不同潤濕性壁面的表現。