超疏水表面具有很低的表面自由能,液滴能在表面上形成完美球狀,運動性強(qiáng)。當(dāng)液滴在超疏水表面上合并時,由于合并過程中表面自由能的釋放,合并后的液滴會由于過剩的動能而跳離表面,即發(fā)生由于合并誘導(dǎo)的液滴彈跳現(xiàn)象。液滴彈跳現(xiàn)象的一個顯著特點是,不需要添加外力（場）就能將液滴從超疏水表面移除,在自清潔、防結(jié)冰和過程強(qiáng)化等方面具有很好的應(yīng)用前景。本文結(jié)合實驗觀測、理論分析和數(shù)值模擬,系統(tǒng)地研究了超疏水表面上液滴彈跳現(xiàn)象及其影響因素,揭示了液滴尺寸效應(yīng)和初始液滴排布對液滴彈跳的影響規(guī)律;在上述獲得的規(guī)律基礎(chǔ)上,提出利用改變液橋撞擊壁面位置的方法來調(diào)控液滴彈跳過程,明晰了液橋撞擊壁面位置與液滴彈跳速度之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。本文主要研究內(nèi)容如下:利用高速顯微技術(shù)對超疏水表面上液滴合并誘導(dǎo)彈跳過程進(jìn)行了可視化研究。根據(jù)圖片序列分析,可以將液滴彈跳過程分為四個階段,即液橋生長、液橋撞擊、三相線收縮和液滴彈跳。研究發(fā)現(xiàn)液橋半徑與合并時間的平方根成正比,而由于液橋生長過程液面曲率發(fā)生轉(zhuǎn)變,比例系數(shù)由1.18減小為0.83。在實驗考察的液滴半徑范圍內(nèi),液滴的合并過程為慣性力占主導(dǎo),三相線的收縮動力學(xué)是相似的,液滴的彈跳速... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．３前進(jìn)角（心ｖ）和后退角（ｇｅｅ）的定義??Ｆｉｇ．?１．３?Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ａｄｖａｎｃｉｎｇ?ａｎｄ?ｒｅｃｅｄｉｎｇ?ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅｓ［７］??

開始與鄰近液滴合并，但是合并后的液滴不發(fā)生移動；ＩＩＩ、液滴直徑達(dá)到某一閾值，??液滴合并后能自發(fā)地在表面上移動，更有的液滴在合并之后跳離表面，即發(fā)生液滴合并??誘導(dǎo)彈跳現(xiàn)象（以下簡稱液滴彈跳），如圖１．４所示。對于液滴發(fā)生彈跳的原因，作者??認(rèn)為是液滴合并過程中釋放出表面自由能足以克服表面粘附功，過剩的能量轉(zhuǎn)化為液滴??彈跳的動能。??ｇ?〇押讕＿＿?＿＿?＿押議??＿＿＿＿＿??ａ：?，—，??ｐＳｎｓ??（ｂ）?：?２＾２－?ｊ?ｉ?ｍ??＾?＼??ｍｍ?ｍ?？?＇??Ｏ■－，．婦．??圖１．４液滴合并誘導(dǎo)彈跳現(xiàn)象??Ｆｉｇ．?１．４?Ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ－ｉｎｄｕｃｅｄ?ｄｒｏｐｌｅｔ?ｊｕｍｐｉｎｇ，?（ａ）?Ｆｒｏｎｔ?ｖｉｅｗ，?（ｂ）?Ｓｉｄｅ?ｖｉｅｗ．??由于液滴彈跳是一個自驅(qū)動的過程，不需要外力（場）即可實現(xiàn)液滴的自動脫落，??在實現(xiàn)材料的自清潔［ｉＷ２］、防結(jié)霜＠５］、抗結(jié)冰［１６＿１８］等領(lǐng)域具有較大潛力。此外，通過??液滴彈跳可以使表面的液滴半徑保持在微米級范圍內(nèi)［１９］

圖１．９液滴彈跳速度的測量方法??Ｆｉｇ．?１．９?Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｍｅｔｈｏｄｓ?ｏｆ?ｄｒｏｐｌｅｔ?ｊｕｍｐｉｎｇ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ，?（ａ）?Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｅｒｇｅｄ?ｄｒｏｐ?ｕｓｅｄ?ｔｏ??ｅｘｔｒａｃｔ?ｔｈｅ?ｊｕｍｐｉｎｇ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ，?（ｂ）?Ｆｏｃａｌ?ｐｌａｎｅ?ｓｈｉｆｔ?ｉｍａｇｉｎｇ，?（ｃ）?Ｉｍａｇｅ?ｐｒｏｃｅ?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超疏水表面液滴合并誘導(dǎo)彈跳現(xiàn)象分析[J]. 王四芳,蘭忠,彭本利,白濤,馬學(xué)虎.  化工學(xué)報. 2012(S1)
[2]蚊子體表面的微納米結(jié)構(gòu)與浸潤性[J]. 姚昱星,姚希,李作林,竺豪楨,鄭詠梅.  高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報. 2008(09)



本文編號：3114558