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。當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)生由于合并誘導的液滴彈跳現象。液滴彈跳現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、防結冰和過程強化等方面具有很好的應用前景。本文結合實驗觀測、理論分析和數值模擬,系統地研究了超疏水表面上液滴彈跳現象及其影響因素,揭示了液滴尺寸效應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)律基礎上,提出利用改變液橋撞擊壁面位置的方法來調控液滴彈跳過程,明晰了液橋撞擊壁面位置與液滴彈跳速度之間的內在關聯。本文主要研究內容如下:利用高速顯微技術對超疏水表面上液滴合并誘導彈跳過程進行了可視化研究。根據圖片序列分析,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)生轉變,比例系數由1.18減小為0.83。在實驗考察的液滴半徑范圍內,液滴的合并過程為慣性力占主導,三相線的收縮動力學是相似的,液滴的彈跳速... 

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

【文章頁數】：143 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．３前進角（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??誘導彈跳現象（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液滴合并誘導彈跳現象??Ｆｉｇ．?１．４?Ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ－ｉｎｄｕｃｅｄ?ｄｒｏｐｌｅｔ?ｊｕｍｐｉｎｇ，?（ａ）?Ｆｒｏｎｔ?ｖｉｅｗ，?（ｂ）?Ｓｉｄｅ?ｖｉｅｗ．??由于液滴彈跳是一個自驅動的過程，不需要外力（場）即可實現液滴的自動脫落，??在實現材料的自清潔［ｉＷ２］、防結霜＠５］、抗結冰［１６＿１８］等領域具有較大潛力。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［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】：
期刊論文
[1]超疏水表面液滴合并誘導彈跳現象分析[J]. 王四芳,蘭忠,彭本利,白濤,馬學虎.  化工學報. 2012(S1)
[2]蚊子體表面的微納米結構與浸潤性[J]. 姚昱星,姚希,李作林,竺豪楨,鄭詠梅.  高等學�；瘜W學報. 2008(09)



本文編號：3114558