赵永峰副教授关于活性流体浸润固体的工作在《Nature Physics》发表

 2026年4月3日《Nature Physics》发表了中心赵永峰副教授关于活性流体浸润固体的工作，题为《Wetting by active fluids》。赵永峰副教授为第一作者与通讯作者，该研究合作者包括巴黎综合理工学院Ruben Zakine助理教授，巴黎西岱大学Adrian Daerr教授与Frédéric van Wijland教授，以色列理工学院Yariv Kafri教授，美国麻省理工学院Julien Tailleur副教授。

  平衡态系统中，液滴对固体表面的浸润程度可由浸润接触角刻画，而浸润接触角由气液固三相之间界面的表面张力通过经典的Young-Dupré（杨氏）方程决定。然而，自驱动的活性粒子构成的流体因远离平衡态，其浸润性质无法通过经典的杨氏方程预测。

为解决这一问题，该工作首先从微观运动方程出发，建立了活性流体中气液相之间的力学表面张力，并通过具体装置阐明气液相界面对界面附近的物体施加推力，表明稳定的活性气液界面可以具有负数的表面张力。其次，结合大规模数值模拟与活性流体中Young-Dupré方程的解析推导，研究发现接触角附近活性粒子自发产生的涡流稳定了部分浸润接触角，并在杨氏方程中引入新的修正项。最后，流场的存在破坏了活性液滴的尺度不变性，使得固体表面的活性液滴无法生长至任意大尺寸，产生出复杂的动力学。

图1：左：界面对附近物体施加推力，表明表面张力为负数。中：活性杨氏方程可以给出活性流体浸润固体表面的接触角。右：活性接触角附近的自发粒子涡流。

  该研究首次在非平衡态系统中从第一性原理出发获得Young-Dupré方程的推广，发现了浸润接触角与接触角附近粒子流的复杂反馈，为研究活性流体对固体表面的浸润开辟了新的道路。该工作受到了国家自然科学基金青年科学基金项目的资助。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41567-026-03208-4