【摘要】：自然界中超疏水現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)推動(dòng)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(jī)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(jià)值。如超疏水表面可用于飛機(jī)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(dòng)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(gè)完整的理論體系。潤濕性理論的探究是指導(dǎo)實(shí)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(rèn)識(shí)潤濕產(chǎn)生的機(jī)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(biāo),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(shí)的數(shù)學(xué)模型,通過理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)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(duì)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(jìn)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(duì)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(jìn)給速度,不同切深對(duì)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(duì)加工后的毛刺進(jìn)行電解處理;對(duì)樣品的形貌進(jìn)行拍攝,并分別置于去離子水和不同密度的NaCl溶液下進(jìn)行接觸角測量。(4)根據(jù)接觸線理論公式對(duì)接觸角測量結(jié)果進(jìn)行計(jì)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(duì)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(jí)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(dòng)角只有３°？５°，而垂直于水稻葉邊緣逡逑方向上的滾動(dòng)角稍大。由此可以說明，，三相接觸線對(duì)滾動(dòng)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(diǎn)。利用這一特點(diǎn)，人們可以模仿動(dòng)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(jì)出各向異性表面，可用于微流體或無損液體運(yùn)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(jì)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(duì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O647.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2681424