【摘要】：自然界中超疏水現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)推動了潤濕理論的發(fā)展,吸引了眾多研究者探究潤濕背后的機制。特殊潤濕表面如超親水或超疏水表面在生活和工業(yè)生產(chǎn)中展現(xiàn)出了重大的應(yīng)用價值。如超疏水表面可用于飛機前端的防覆冰,水下潛艇減阻,微流體輸送,電線電纜防雪,服裝材料防水等領(lǐng)域,超親水表面在醫(yī)療導(dǎo)管潤滑,玻璃表面自清潔,生物抗菌等方面也展現(xiàn)出優(yōu)良的特性。研究者們通過觀察動植物表面,發(fā)現(xiàn)了表面微觀結(jié)構(gòu)以及表面自由能是影響潤濕性的兩大主要因素,并由此產(chǎn)生了 Wenzel和Cassie兩大經(jīng)典理論模型,用以指導(dǎo)潤濕性表面的研究和制備。關(guān)于潤濕性的研究雖然近幾十年來蜂擁出現(xiàn),但主要集中在制備工藝的探究和生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域,而潤濕性理論方面的研究較少,尚未形成一個完整的理論體系。潤濕性理論的探究是指導(dǎo)實際生產(chǎn)和加工的基礎(chǔ),通過分析潤濕性的影響因素可以幫助人們更好的認識潤濕產(chǎn)生的機理,合理的制定加工工藝,獲得所需的功能性表面。為了探究影響潤濕性的主要因素,本文以接觸角作為衡量潤濕程度的指標,根據(jù)Extrand提出的接觸線理論,修正了在液滴在微結(jié)構(gòu)上固液接觸平衡時的數(shù)學(xué)模型,通過理論結(jié)合實驗分析了溝槽和方柱兩大經(jīng)典微結(jié)構(gòu)在不同影響因素下的潤濕性變化,具體工作如下:(1)結(jié)合Extrand的接觸線理論,本文分別對親水和疏水,溝槽和方柱不同表面在接觸線上的平衡態(tài)進行分析,通過比較液滴靜水壓力和接觸線處附加壓力的大小來判斷液滴的潤濕變化情況,并分別預(yù)測了接觸線密度,被測溶液密度和被測溶液體積以及材料表面能對潤濕性的影響。(2)制定微結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)和加工工藝方案。分別在純銅和聚四氟乙烯表面上加工溝槽結(jié)構(gòu),探究不同轉(zhuǎn)速,不同進給速度,不同切深對表面毛刺生成的影響,尋求出最為合理的加工參數(shù),并應(yīng)用于后續(xù)的微結(jié)構(gòu)加工中。(3)分別在聚四氟乙烯和純銅表面上制備不同尺度的溝槽和方柱微結(jié)構(gòu),并對加工后的毛刺進行電解處理;對樣品的形貌進行拍攝,并分別置于去離子水和不同密度的NaCl溶液下進行接觸角測量。(4)根據(jù)接觸線理論公式對接觸角測量結(jié)果進行計算和分析,結(jié)合理論預(yù)測的潤濕性規(guī)律變化,分別解釋了接觸線密度,被測溶液密度和被測溶液體積以及材料表面能對潤濕性的影響。
【圖文】：

逡逑其棱上分布著許多規(guī)則排列的微米級乳突（圖１．３）。Ｊｉａｎｇ等人Ｗ發(fā)現(xiàn)水滴平行于逡逑水稻葉邊緣方向上的接觸角較大，并且滾動角只有３°？５°，而垂直于水稻葉邊緣逡逑方向上的滾動角稍大。由此可以說明，，三相接觸線對滾動角的大小起到至關(guān)重要逡逑的作用。蝴蝶翅膀［６］，鯊魚皮表面，淡劍夜蛾的翅膀［８］等也具有各向異性的特逡逑點。利用這一特點，人們可以模仿動植物表面上的微觀結(jié)構(gòu)，通過改變微米結(jié)構(gòu)逡逑的排列方式，設(shè)計出各向異性表面，可用于微流體或無損液體運輸。逡逑Ｃｉｉｉｎｒｒ邋ｔｊ逡逑圖１．邋３各向異性的水稻葉表面結(jié)構(gòu)逡逑１．２．３氋粘附性玫瑰花瓣表面逡逑Ｆｅｎｇ等人［９］通過掃描電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)（圖１．４），玫瑰花表面是由微米乳突組逡逑成的周期陣列。水滴在玫瑰花表面能形成超過１５０°的接觸角，但將玫瑰花傾斜或逡逑者倒置

結(jié)果表明液滴體積越大接觸角越小，且液滴超過ｌ0Ｗ以后由于液滴的鋪展，接逡逑觸角趨于不變。李小兵等［２８］設(shè)計了四種不同的微觀表面，分別選用至５Ｈ１的逡逑液滴分析了液滴體積對接觸角的影響（圖１．７），研究發(fā)現(xiàn)接觸角隨著液滴重力增逡逑加而減小。逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O647.5

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 葛素紅;孫桂華;王雅麗;;表面張力系數(shù)實驗的應(yīng)用研究[J];河西學(xué)院學(xué)報;2014年05期

2 高成秀;賈振元;盧曉紅;;微銑加工關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J];組合機床與自動化加工技術(shù);2012年01期

3 ;Profile characterization and temperature dependence of droplet control on textured surfaces[J];Chinese Science Bulletin;2011年18期

4 邱宇辰;劉克松;江雷;;花生葉表面的高黏附超疏水特性研究及其仿生制備[J];中國科學(xué):化學(xué);2011年02期

5 楊占凱;董文滿;諶祖輝;張鵬;;微結(jié)構(gòu)的精密微細銑削加工技術(shù)研究[J];航空精密制造技術(shù);2011年01期

6 孔祥清;吳承偉;;蚊子腿表面多級微納結(jié)構(gòu)的超疏水特性[J];科學(xué)通報;2010年16期

7 崔曉松;姚希;劉海華;方國平;李文;江雷;;超疏水表面微納結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備及潤濕行為調(diào)控(Ⅱ)[J];中國材料進展;2010年02期

8 李小兵;劉瑩;;微觀結(jié)構(gòu)表面接觸角模型及其潤濕性[J];材料導(dǎo)報;2009年24期

9 鄭建勇;鐘明強;馮杰;;基于超親水原理的自清潔表面研究進展及產(chǎn)業(yè)化狀況[J];材料導(dǎo)報;2009年S1期

10 徐琳;丁建寧;李伯全;程廣貴;坎標;;蝴蝶翅膀表面超微結(jié)構(gòu)與浸潤性機理分析[J];江蘇大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年04期

相關(guān)會議論文 前1條

1 李昕;金俊平;王銳;趙莉;江建;;超疏水、耐水洗的pH響應(yīng)性聚苯胺變色織物[A];雪蓮杯第10屆功能性紡織品及納米技術(shù)應(yīng)用研討會論文集[C];2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 趙燕;具有特殊潤濕性能的聚合物基界面材料的構(gòu)筑：表面化學(xué)組成與微觀幾何結(jié)構(gòu)[D];上海交通大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 楊斌;輸電線路防覆冰用超疏水自清潔涂料的制備[D];重慶大學(xué);2011年

本文編號：2681424