研究壁面浸潤性對液滴撞擊液面行為的影響.采用納米噴涂方法,制備內(nèi)壁具有超親水、疏水、超疏水浸潤性的3種試管.采用高速攝影機記錄不同浸潤性試管內(nèi)液滴撞擊凹凸氣液界面的實驗現(xiàn)象.利用鏡面成像原理校準液滴撞擊點,使液滴撞擊試管液面正中央.實驗結(jié)果表明:壁面越疏水,產(chǎn)生射流現(xiàn)象的撞擊高度范圍越大.將撞擊形成的凹坑簡化成圓錐,對液滴撞擊液面前后狀態(tài)進行能量分析,解釋了壁面越疏水液滴撞擊液面越容易產(chǎn)生射流的實驗現(xiàn)象. 

【文章來源】：安徽大學學報(自然科學版). 2019年05期 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖１液滴撞擊液面的３種類型表面制備和實驗裝置

滴撞擊固體表面有決定性影響［１９－２１］，筆者則研究液滴撞擊不同浸潤性壁面限制下有限液面的行為（見圖１（ｃ））．圖１液滴撞擊液面的３種類型１表面制備和實驗裝置１．１表面制備及表征實驗需要制備３種不同浸潤性（超親水、疏水和超疏水）內(nèi)壁的試管．制備過程如下：（１）將待處理的試管先后放入丙酮和無水乙醇，然后置于超聲波清洗器清洗３ｍｉｎ．（２）將清洗后的試管用去離子水沖洗，氮氣吹干．（３）將氣泵、壓力桶及長管噴槍按圖２組裝．（４）對要制備的表面，分別按表１配置噴涂溶液．（５）將噴涂溶液倒入壓力桶，密封．開啟氣泵，待壓力桶壓力達到０．２ＭＰａ時，置噴槍于離試管底部１０ｍｍ處，將噴槍開至３檔（注：噴槍１檔為完全關閉，２檔為進氣端閥門開啟、進料端閥門關閉，３檔為進氣端及進料端閥門同時開啟），持續(xù)２ｓ左右．隨后調(diào)整噴槍至２檔，使噴槍距試管底部１０～４０ｍｍ范圍以１０ｍｍ·ｓ－１速度移動，吹干試管底部．（６）噴涂后將試管倒置，在室溫下自然干燥．圖２噴涂系統(tǒng)第５期李享，等：壁面浸潤性對液滴撞擊液面行為的影響３５

電鏡照片中顆粒（親水性納米二氧化硅）在表面非均勻分布，測得的靜態(tài)接觸角ｑ＝５．４°±２．０ｏ．圖３（ｂ）中，表面為一層致密的薄膜，測得的靜態(tài)接觸角ｑ＝９８．８°±３．２°．圖３（ｃ）中，疏水性納米二氧化硅在表面均勻分布，測得的靜態(tài)接觸角ｑ＝１４６．５°±７．３°．（ａ）：超親水試管，接觸角５．４°±２．０°；（ｂ）：疏水試管，接觸角９８．８°±３．２°；（ｃ）：超疏水試管，接觸角１４６．５°±７．３°．圖３ＳＥＭ照片及接觸角１．２實驗裝置液滴撞擊液面現(xiàn)象的可視化實驗系統(tǒng)如圖４（ａ）所示，系統(tǒng)由液滴發(fā)生器、３維平移臺、高速攝影機（ＩＤＴ，ＭｏｔｉｏｎＰｒｏＹ４）以及ＬＥＤ光源（貝陽，ＬＥＤ－６００ＡＩＩＩ）組成．ｄ表示液滴直徑，Ｄ表示試管內(nèi)徑，ｈ表示液滴離開針頭時刻液滴下沿與試管液面接觸線的垂直高度．取Ｄ為１０，１３ｍｍ，ｄ為２，３，４ｍｍ，ｈ為５０～９００ｍｍ，ＬＥＤ光源功率為３０Ｗ，高速攝影的采集頻率為４０００幀·ｓ－１．為了保證實驗過程中液滴落點位于試管中心，筆者巧妙使用鏡子校準落點．如圖４（ｂ）所示，在試管的一側(cè)放置一面鏡子，其放置方向與高速攝影機拍攝方向成角度ａ，試管與鏡子的垂直距離為ｌ．ｌ與ａ的值不宜過大，否則圖像一側(cè)清晰，一側(cè)模糊，建議ａ小于１５ｏ．左右調(diào)節(jié)試管，使落點位于直線ＡＢＣ．基于鏡像位置Ａ′，Ｂ′，Ｃ′與實際位置Ａ，Ｂ，Ｃ的關系，調(diào)節(jié)試管前后位置．例

【參考文獻】：
期刊論文
[1]利用軟模板和紫外光固化技術制備超疏水表面[J]. 劉斌,傅葉勍,阮維青,和亞寧,王曉工.  高分子學報. 2008(02)



本文編號：2926210