超疏水表面（superhydrophobic surface,SHS）由于其獨特的水排斥性,在日常生活、建筑防污、管道運輸乃至國防航空等方面有著廣泛的應用。研究超疏水表面的冷凝特性,對于優(yōu)化空調系統(tǒng),減少換熱器運行過程中液膜和灰塵帶來的不利影響,具有重要意義。在以往的研究中,幾乎沒有對低溫冷凝的研究以及關于傾斜角度影響冷凝的研究。本文通過先化學刻蝕再硅溶膠修飾的方法在銅基上制備超疏水表面,并進行相關冷凝特性的研究和影響因素分析。首先,為研究溫濕度對SHS上結露特性的影響,將制備的SHS水平放置在冷臺上進行冷凝實驗,結果表明:隨著冷凝溫度降低,表面液滴覆蓋率和平均半徑均增大,并且當溫度小于某一值時表面覆蓋率隨溫度的降低會急劇增加;與中、低濕度下的冷凝液滴相比,高濕度下冷凝液滴的平均半徑明顯減小且液滴覆蓋率明顯較大,并且中、低濕度條件下,液滴覆蓋率差別很小;超疏水表面在高濕度條件下的液滴成核和生長更快,雖然有液滴覆蓋率高的缺點,但也有液滴更新速率快,大顆粒液滴少的優(yōu)點。其次,評價超疏水表面性能的優(yōu)異需要從兩個方面進行考量,一是在冷凝條件下超疏水表面本身的疏水性質;二是影響其疏水性質的其它外... 

【文章頁數】：87 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號表
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
        1.1.1 超疏水表面的制備
        1.1.2 超疏水表面液滴凝結的應用
    1.2 超疏水表面上冷凝液滴的特性研究
        1.2.1 不同潤濕性表面的冷凝現象及應用
        1.2.2 凝結液滴的自彈跳現象研究
        1.2.3 凝結液滴對清潔方式的影響研究
    1.3 課題研究內容
        1.3.1 課題的提出
        1.3.2 論文主要研究內容
        1.3.3 論文的框架
第二章 溫濕度對超疏水表面冷凝特性的影響
    2.1 引言
    2.2 實驗
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 刻蝕溶液和硅溶膠溶液制備
        2.2.3 超疏水表面制備
        2.2.4 制備不同的銅基表面
        2.2.5 冷凝實驗
        2.2.6 材料特征的表征
    2.3 測試結果與分析
        2.3.1 表面潤濕性表征
        2.3.2 表面形貌表征
    2.4 超疏水表面冷凝特性分析
        2.4.1 冷凝液滴的合并彈跳理論分析
        2.4.2 超疏水表面冷凝過程
        2.4.3 冷凝溫度對超疏水表面的影響
        2.4.4 環(huán)境濕度對冷凝特性的影響
    2.5 溫濕度無重復實驗的方差分析
    2.6 本章小結
第三章 基于一定傾斜角度的超疏水表面冷凝特性研究
    3.1 引言
    3.2 樣片制備及冷凝實驗
        3.2.1 實驗材料
        3.2.2 超疏水表面制備
        3.2.3 冷凝實驗
    3.3 結果與討論
        3.3.1 低表面能物質修飾原理
        3.3.2 兩種修飾方式的效果對比
        3.3.3 傾斜角度對液滴冷凝的影響
    3.4 本章小結
第四章 豎直超疏水表面的冷凝特性研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 材料
        4.2.2 前體溶液的制備
        4.2.3 超疏水表面制備
        4.2.4 冷凝實驗
    4.3 結果和討論
        4.3.1 表面形貌
        4.3.2 表面潤濕性
        4.3.3 合并彈跳液滴的回落
        4.3.4 凝結液滴的周期性循環(huán)
        4.3.5 合并彈跳液滴的尺寸分析
    4.4 本章小結
第五章 傾斜超疏水表面上的冷凝除塵過程與效果
    5.1 前言
    5.2 不同粒徑的灰塵粒子對比
        5.2.1 宏觀上不同粒徑的除塵觀察
        5.2.2 不同粒徑灰塵的差異
    5.3 灰塵粒子的團聚
        5.3.1 灰塵粒子的團聚過程
        5.3.2 團聚時間和除塵開始時間
        5.3.3 團聚灰塵離開的優(yōu)先級以及離開方式
    5.4 除塵結果與討論
        5.4.1 SHS表面結構及疏水性
        5.4.2 灰塵數量對除塵的影響
        5.4.3 濕度變化對覆蓋率的影響
    5.5 本章小結
總結與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻】：
期刊論文
[1]結霜前期納米結構超疏水表面的凝結-凍結特性[J]. 季銀煉,張鈞波.  中國表面工程. 2017(06)
[2]以蝴蝶翅為模板構建多級結構的超疏水表面[J]. 孫剛,房巖,白雪花,李政文,彭小喚.  東北師大學報(自然科學版). 2016(01)

博士論文
[1]隨機分布粗糙結構超疏水表面上液滴動態(tài)行為的LB模擬研究[D]. 元武智.華南理工大學 2018
[2]基于液滴彈跳現象的超疏水表面自清潔特性研究[D]. 全云云.華南理工大學 2016



本文編號：3733386