特殊潤濕性表面的水下氣泡操控因在工業(yè)生產(chǎn)中具有潛在的應(yīng)用而受到極大關(guān)注.通過激光燒蝕、表面化學(xué)修飾、修飾劑去除、熱板退火調(diào)控潤濕性等工藝制備了潤濕性梯度可控的Janus網(wǎng),并通過監(jiān)測水下氣泡單向自發(fā)運(yùn)輸?shù)膭?dòng)態(tài)過程,研究了該Janus網(wǎng)表面潤濕性及微孔尺寸對水下氣泡單向自發(fā)運(yùn)輸?shù)挠绊?結(jié)果表明:Janus網(wǎng)上下表面為超疏水/親水、疏水/親水或超疏水/疏水時(shí),均具有氣泡單向自發(fā)輸送能力;微孔尺寸越小、上下表面間潤濕性梯度越大越有利于氣泡單向自發(fā)運(yùn)輸.此外,對氣泡單向自發(fā)運(yùn)輸?shù)奈锢頇C(jī)制和影響因素進(jìn)行分析,為梯度潤濕性金屬網(wǎng)的制備提供了理論依據(jù). 

【文章來源】：廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020年04期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

激光加工系統(tǒng)（a）和Janus網(wǎng)制備流程（b)

水下氣泡自發(fā)運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)在自制的裝置上完成，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖2(a）所示．主要包括樣品支架、微注射器、計(jì)算機(jī)、相機(jī)等圖像采集系統(tǒng)．微注射器通過固定在水槽底部的微注射針頭向微孔陣列表面注射氣體，微注射器針頭末端與樣品垂直．水槽上面安裝帶有專用夾具的支架，用于水平固定樣品．樣品水下深度通過游標(biāo)卡尺測量．圖像采集系統(tǒng)包括相機(jī)、微距放大鏡頭、LED光源．計(jì)算機(jī)與圖像采集系統(tǒng)聯(lián)接，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測．氣體收集裝置如圖2(b）所示．樣品固定于20mL微注射器針筒底部，頂部通過軟管接入裝水的燒杯，用以觀察氣體的收集情況．注射器用夾具夾住并沒入水槽中，微注射器針頭固定在水槽底并通過細(xì)軟管與微氣泵連接，氣泵出來的氣體通過微針頭向微孔陣列表面輸送．2.2 測量方法

激光燒蝕是在材料表面獲得不同表面形貌的有效方法．通過調(diào)整激光加工參數(shù)，可在材料表面構(gòu)建不同尺度的微納米結(jié)構(gòu)，從而控制材料表面的潤濕性[17]．激光燒蝕后的鋁板表面形貌如圖3所示：從圖中可見樣品表面均勻分布有微孔和微溝槽（圖3(a））；進(jìn)一步放大可見微溝槽形狀近似V形，側(cè)壁分布有類似魚鱗狀的微結(jié)構(gòu)（圖3(b））；微溝槽網(wǎng)格單元的中間區(qū)域?yàn)榧す馕礋g區(qū)，上面分布有大量的微納米尺度的顆粒（圖3(c））；進(jìn)一步放大微顆粒，可見微顆粒形似椰菜花狀，上面布滿更小尺度的納米粒子（圖3(d））．微孔和微溝槽的形成是由于激光的高能量使受熱區(qū)域的金屬熔化，產(chǎn)生大量的熔融物質(zhì)，具有極高動(dòng)能的熔融物質(zhì)從消融區(qū)中被擠出后，重新在激光未燒蝕區(qū)凝固形成微納米凸起[18]．微納米凸起的高度和微納米粒子的數(shù)量與激光掃描次數(shù)有關(guān)，激光的多次掃描和固定位置的脈沖照射會產(chǎn)生更深的溝槽和更大尺寸的微粒子沉積，使表面微納米粒子更加豐富，制備的樣品表現(xiàn)出更好的超疏水/親水性．3.2 表面潤濕性


本文編號：2940514