多孔介质中的气液驱替发生在众多的工业或自然过程中，然而对于毛管数Ca小于10^-5，邦德数Bo小于10^-4条件下，两相驱替过程的压力-流量关系和接触角-速度关系仍然是模糊的。海洋环境与工程应用课题组通过搭建微通道实验测试平台研究了气-液相界面在微孔道中的前进及后退过程。该测试平台可以实时追踪微管道内相界面的移动，识别并测量显微图像中相界面的接触角及其位置随时间变化，获得相界面速度。实验发现，在低毛管数情况下（10^-9<Ca<10^-5），接触角基本不随速度变化，但前进接触角θ_adv和后退接触角θ_rec都存在临界值，且满足线性关系。进而我们提出了新型双角模型，与不同实验数据进行对比体现了很好的相关性。该研究发表在Journal of Colloid and Interface Science（Lei D, Lin M, Li Y, et al., 2018, 44(5):1749. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2018.02.074），获得中科院A类先导专项、国家自然科学基金委、“973计划”国家重点基础研究项目、重大国家科技专项的资助。

图1. 实验系统的示意图，电动平台按照控制可按照任意给定速度往驱替相反方向移动，以保持相界面始终处于显微镜观察范围中

（a）                                        （b）

（c）

图2. 图像识别结果：（a）80微米宽的孔道内相界面原始图片，（b）蓝线—微孔道壁面，红色方块—接触点，红线—相界面在接触点的切线，（c）图像测量得到的变量包括两个接触角θ₁和θ₂，接触点到图像左端的距离d₁和d₂，电动平台的位移s，进口压力P_i，由于出口与大气连通，因此总压降为ΔP=P_i

图3. 后退角θ_rec与前进角θ_adv之间存在线性关系，对比了不同的实验，系数k可以表征不同的表面特性