本文采用實(shí)驗(yàn)探究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對(duì)含不同乙醇濃度的兩組分膠體液滴在超疏水表面上蒸發(fā)和沉積的動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行研究。通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn),分析了液滴的接觸半徑、接觸角和蒸發(fā)速率隨時(shí)間的演化規(guī)律,并與現(xiàn)有理論模型進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明蒸發(fā)行為主要受液滴內(nèi)乙醇濃度的影響:低乙醇濃度時(shí),液滴的蒸發(fā)速率較慢且趨于常接觸角（CCA）模式;高乙醇濃度時(shí),液滴的蒸發(fā)速率較快且趨于常接觸半徑（CCR）模式。環(huán)境濕度主要影響液滴的蒸發(fā)速率（濕度越高,蒸發(fā)速率越慢）,但對(duì)蒸發(fā)模式的作用較小。鑒于乙醇和水在環(huán)境中揮發(fā)性的差異極為明顯,蒸發(fā)速率是探究?jī)山M分液滴在不同階段蒸發(fā)成分的重要方式。使用現(xiàn)有模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,發(fā)現(xiàn)兩組分液滴在前期主要為揮發(fā)性較強(qiáng)的乙醇在蒸發(fā),到了后期,液滴的主要蒸發(fā)成分為水。膠體微球沉積的動(dòng)力學(xué)行為是本文的另一項(xiàng)主要研究?jī)?nèi)容,利用三維表面形貌儀和掃描電子顯微鏡對(duì)膠體微球在超疏水表面上的沉積方式進(jìn)行表征,并使用彩色相機(jī)拍攝了膠體微球的沉積過(guò)程。研究結(jié)果表明:在無(wú)乙醇的情況下,多數(shù)膠體微球在蒸發(fā)后期會(huì)浮于水滴頂部并最終以二維餅狀結(jié)構(gòu)的形式沉積,在乙醇濃度較低的情況下則會(huì)形成液體彈... 

【文章來(lái)源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：57 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

固體表面上液滴的兩種潤(rùn)濕方式

圖 1-1 固體表面上液滴的兩種潤(rùn)濕方式潤(rùn)濕的情況下，液氣界面與固液界面間會(huì)形成如圖 1-2 所示ng在1805年給出了理想光滑的固體表面上液滴的接觸角與界面cos SV SLELV 90 時(shí)，我們認(rèn)為表面是親水的；當(dāng) 90 時(shí)，表面是疏水的面具有超疏水的特性。

實(shí)際的潤(rùn)濕過(guò)程中，并不是簡(jiǎn)單的增加表面的粗糙度便可以增大或減小液Wenzel 模型只是單純的考慮了液體完全浸入微結(jié)構(gòu)之內(nèi)的情況，沒(méi)有很度對(duì)潤(rùn)濕性的影響。Cassie 和 Baxter 提出了一種新的模型，他們將具有粗面設(shè)想為原表面材料與微結(jié)構(gòu)間氣穴共同組成的復(fù)合材料表面[16]，由此，式為：*1 1 2 2cos f cos fcos （1f 和2f 分別是這兩種復(fù)合材料各自所占總體表面的分?jǐn)?shù)，1 和2 分別是料上液滴的楊氏接觸角�？紤]到部分材料是空氣的狀況，式（1-4）可轉(zhuǎn)化 *cos cos 1 1 S L Ef （S -Lf 為固液接觸面積比，由固液實(shí)際接觸面積除以固液表觀接觸面積得到。這兩種潤(rùn)濕模式下的示意圖。


本文編號(hào)：3142421