往高温表面滴一滴水，它会往哪飞？

前排

液滴中的“双面神”

扫描电子显微镜下的表面形貌，柱状结构的密集程度从左向右递增，常温下静态接触角递减。柱状结构的直径、高度和柱心间距分别用D、H和L表示

常温下，在密集程度不同的表面滴一滴水，水滴会较为对称地铺展开来。
常温下，在密集程度不同的表面滴一滴水，水滴距中心的偏移很小（韦伯数We=1）。

但是，当表面温度分别升至一定温度范围时（以265℃为例），水滴碰撞表面后向会表面结构较稀疏的方向发生明显偏移， 最终被表面张力限制在沸腾区域，直到蒸发完毕。
高温下，水滴接触表面后向表面结构较稀疏的方向偏移。左端L=95 μm，右端L=35 μm，左端较右端稀疏，水滴半径R0=1.42 mm，韦伯数We=19.3

这种神奇的现象背后，是液滴下方的蒸汽垫在作怪。当高温固体表面结构稀疏时，形成的水蒸气会很快排出，蒸汽垫不足以支持水滴的重量，此时水滴会占据底部水蒸气的空间并与柱状结构及基底充分接触，因此水滴呈接触沸腾状态。而当高温固体表面结构较为密集时，水蒸气流通受到阻碍，因此形成蒸汽垫足以支撑水滴，甚至使水滴弹跳，于是形成了我们生活中常见的莱顿弗罗斯特现象。

因此，当水滴处于雅努斯状态时，我们可以看到一侧的水滴像被推开，而另一侧的水滴就像被粘住一样。当然，随着温度的升高，水蒸气产生速度加快，就会在原来的接触沸腾区域形成蒸汽垫，这样一来，原来的接触沸腾区域就会转化为莱顿弗罗斯特区域。

当基底温度为250℃时，水滴碰撞基底后，会流向表面结构较为稀疏的左侧；当基底温度升至270℃时，左上区域转化为莱顿弗罗斯特区域，水滴碰撞基底后则会流向表面结构最为稀疏的左下侧。

雅努斯状态有什么用？
雅努斯状态可以帮助人们解决高温下难于控制水的流向的问题。由于水滴倾向于从换热效率低的区域自发地向换热效率高的沸腾区域运动，人们可以通过制备稀疏的表面微观结构来提高换热效率，进而 “吸引”高温下的水滴。
比如，利用雅努斯液滴的奇特性质，在一定条件下，可以让高温下的水滴“爬坡”。在均匀表面上，水滴会欢快地跳下坡去。而当表面疏密程度呈梯度时，我们可以利用雅努斯效应吸引液滴“反重力”上移，最终被固定在沸腾区域。

在这种情况下，水滴其实是沿着表面结构较为稀疏的方向，也就是换热效率较高的方向移动了。值得注意的是，由于倾斜表面的碰撞情况和平面不同，特别是水滴在铺展过程中重心下移，导致液滴覆盖的区域也会不同，因此雅努斯液滴对应的温度区间也会有所变化。
论文第一作者李京指出：“雅努斯现象的研究可应用于提高喷水减温和燃料喷射的效率和安全性。”比如，当喷水降温时，设计一个表面形貌，减少水的迸溅，就可以提高降温效率了。研究者相信，进一步了解这位液滴中的“双面神”，可能为解决热传导相关应用中存在的问题提供启发。