本文關(guān)鍵詞：粗糙基底上納米液滴蒸發(fā)的研究

  更多相關(guān)文章： 納米液滴 基底粗糙度 蒸發(fā)模式 接觸角 三相接觸線

【摘要】：當(dāng)周?chē)h(huán)境蒸汽壓處于不飽和狀態(tài)時(shí),液滴便會(huì)蒸發(fā),這種常見(jiàn)的現(xiàn)象在工業(yè)方面有著廣泛的應(yīng)用,例如:冷卻、印刷、清潔和涂層等。近年來(lái)由于其在技術(shù)以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新應(yīng)用(例如:噴墨印刷、DNA分子的拉伸和DNA映射等)而變得更加炙手可熱。目前對(duì)于宏觀以及介觀尺寸液滴蒸發(fā)的研究已經(jīng)比較成熟,但是有關(guān)納米尺寸液滴的研究仍舊匱乏,因此為了更好的應(yīng)用液滴的蒸發(fā),有必要將液滴的大小拓展到納米尺寸。本文首先介紹了與固體表面潤(rùn)濕相關(guān)的概念以及基礎(chǔ)知識(shí),并針對(duì)不同類(lèi)型的固體表面分別給出相應(yīng)的潤(rùn)濕方程;然后介紹了目前有關(guān)固著液滴(sessile droplet)蒸發(fā)的一些研究熱點(diǎn),例如:液滴的蒸發(fā)模式;“咖啡環(huán)效應(yīng)”的形成機(jī)制以及影響因素。第四章介紹了本文的主要工作,采用分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法,模擬納米液滴在不同親水性強(qiáng)度的光滑和粗糙基底上的蒸發(fā)過(guò)程,探究基底表面粗糙度對(duì)納米液滴蒸發(fā)的影響。文中將固體基底分為親水性和疏水性兩大類(lèi),并且分別對(duì)兩類(lèi)基底增加一定的粗糙度,然后與光滑基底上納米液滴的蒸發(fā)作比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn):基底增加粗糙度之后,原來(lái)的親水性基底會(huì)變得更加親水,其上液滴的蒸發(fā)被加快,液滴形變加劇;而疏水性基底則會(huì)變得更加疏水,其上液滴的蒸發(fā)被抑制,液滴形變削弱。這與我們模擬過(guò)程中所觀察到的現(xiàn)象也很好的符合。另外,基底粗糙度對(duì)于液滴蒸發(fā)模式也有一定的影響,對(duì)于光滑基底,液滴蒸發(fā)遵循常接觸角模式,而粗糙度的加入使原本光滑基底上常接觸角模式的蒸發(fā)過(guò)程變?yōu)榛旌夏Ｊ?而且沒(méi)有接觸線的“釘扎”和“去釘扎”效應(yīng)的出現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：納米液滴 基底粗糙度 蒸發(fā)模式 接觸角 三相接觸線
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;O552.6
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 第一章 緒論8-10
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 主要研究?jī)?nèi)容9-10
• 第二章 表面潤(rùn)濕與移動(dòng)的接觸線10-19
• 2.1 表面能（表面張力）10-11
• 2.2 拉普拉斯定律11-13
• 2.3 鋪展參數(shù)13
• 2.4 理想表面的Young方程13-14
• 2.5 實(shí)際表面的潤(rùn)濕方程14-18
• 2.5.1 Wenzel模型14-16
• 2.5.2 Cassie模型16-17
• 2.5.3 “接觸角遲滯”和三相接觸線的“釘扎”現(xiàn)象17-18
• 2.6 本章小結(jié)18-19
• 第三章 固著液滴的蒸發(fā)19-36
• 3.1 固著液滴的蒸發(fā)模式19-24
• 3.1.1 常接觸角模式20-22
• 3.1.2 常接觸面積模式22
• 3.1.3 液滴蒸發(fā)過(guò)程中三相接觸線“釘扎”和“去釘扎”效應(yīng)22-24
• 3.2 “咖啡環(huán)效應(yīng)”及幾個(gè)影響因素24-35
• 3.2.1 “咖啡環(huán)效應(yīng)”24-25
• 3.2.2 Marangoni流的影響25-26
• 3.2.3 毛細(xì)作用力的影響26-28
• 3.2.4 液滴尺寸的影響28-30
• 3.2.5 DLVO理論在粒子沉積中的應(yīng)用30-33
• 3.2.6 懸浮顆粒形狀及表面活性劑的影響33-34
• 3.2.7 電潤(rùn)濕的影響34-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第四章 粗糙基底上納米液滴的蒸發(fā)36-48
• 4.1 研究背景36-37
• 4.2 模型和方法37-39
• 4.3 初始配置39-40
• 4.4 模擬過(guò)程40-41
• 4.5 數(shù)據(jù)處理41
• 4.6 結(jié)果與討論41-46
• 4.6.1 濃度41-42
• 4.6.2 溫度42-43
• 4.6.3 納米液滴尺寸43-44
• 4.6.4 接觸角，，接觸半徑和球度44-46
• 4.7 本章小結(jié)46-48
• 第五章 總結(jié)和展望48-49
• 5.1 全文總結(jié)48
• 5.2 展望48-49
• 附錄49-73
• 附錄A 光滑系統(tǒng)初始時(shí)刻原子分布50-53
• 附錄B 粗糙系統(tǒng)初始時(shí)刻原子分布53-57
• 附錄C 分子動(dòng)力學(xué)模擬的LAMMPS輸入文件57-59
• 附錄D 統(tǒng)計(jì)不同時(shí)刻液滴內(nèi)的粒子數(shù)目及三相溫度59-65
• 附錄E 統(tǒng)計(jì)液滴內(nèi)部每個(gè)代表點(diǎn)的濃度分布65-70
• 附錄F 求取接觸角、接觸半徑及球度70-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 在學(xué)期間的研究成果77-78
• 致謝78

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本文編號(hào)：877500