水滴作为水的一个单元在自然界中很常见,比如雨滴和露珠,在喷雾冷却、印刷、润滑和灌溉等诸多工业和农业生产过程中也非常重要。如果水滴滴在固体衬底上,其由表面张力系数决定的接触角反映了水滴和固体衬底之间相互作用的平衡,如果考虑实际环境的影响,这种平衡是短暂的。如果水滴滴在了流动性高的液体上,液体表面形态会有丰富的变化,比如合并和飞溅。在表面张力的驱动下,这些瞬态行为一般会在数秒内结束。作为高效的传质和传热容器,水滴的诸多非平衡行为值得深入研究,对于水滴滴落在液体和固体上的两种情况,我们分别选择了互溶液膜上的水滴和在气溶胶环境中的带电固体衬底上的水滴进行研究。我们发现尽管两种液体不断地自发混合,水滴与完全互溶的、表面张力系数更低的液膜接触时,并没有于数秒内变平,而是形成球缺状,连续的液体表面形状就像是固体衬底上的部分浸润一样。液滴逐渐变平并收集液膜中的液体,在数分钟后没入液膜中。水滴在乙醇薄膜上的类接触角可以高达50°以上,其寿命可长达数分钟之久。在数值模拟的帮助下,我们分析发现:由于在厚度上受到空间限制,薄膜内有较高的粘滞力,极大的抑制了表面马拉戈尼流。那么,在液滴表面上,由于来自液膜的液体向着液滴内部的法向扩散足以及时地稀释其来自马拉戈尼流的补给,造成这一现象的表面张力梯度得以维持。我们通过对钽酸锂晶片变温获得了正和负的表面电荷,发现高达0.1/!的净表面电荷相对于相同的表面处于电中性的情况几乎不会影响纯水水滴的接触角。然而,处于气溶胶环境中时,随着暴露时间的增加,即使少量的表面电荷就可以有效的升高水滴的接触角。我们的结果表明如此量级的表面电荷难以影响宏观水滴的形态;而在库伦吸引的帮助下,来自环境的少量有机杂质的逐渐吸附则可以显著地降低固体表面的浸润性。在本文中,我们研究了水滴在表面张力系数更低的互溶液体薄膜和在气溶胶环境中滴在带有表面电荷的固体衬底上的非平衡行为。我们的发现突破了液滴在完全互溶的液体表面上合并非常迅速的传统认知,并为理解真实大气环境中带电表面和水之间的相互作用提供了信息。这些结果有望为新型微流器件的设计和真实环境中浸润性的调控提供帮助。