發(fā)布時(shí)間：2017-12-16 23:37

  本文關(guān)鍵詞：金屬液滴在碳納米材料表面的潤(rùn)濕與融合

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【摘要】：液滴的潤(rùn)濕及融合在自然界中隨處可見(jiàn),比如云中雨滴的形成、植物葉片的自清潔作用等,這些現(xiàn)象都與液態(tài)流體的橋接融合有關(guān)。在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中,潤(rùn)濕及融合現(xiàn)象具有廣泛的應(yīng)用。比如在冶金過(guò)程中,高溫金屬液與熔爐壁的潤(rùn)濕性對(duì)提煉效率至關(guān)重要,相鄰液滴的融合速度對(duì)于冶金質(zhì)量和產(chǎn)量也有重要的意義。除此之外,異種金屬的橋接融合在焊接、鑄造或者冶金等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中也有著廣泛的應(yīng)用。比如在焊接過(guò)程中,兩種不同金屬進(jìn)行連接時(shí),主要過(guò)程就是異種金屬液體在高溫下的融合,而焊接結(jié)構(gòu)和焊縫性質(zhì)等都與焊接過(guò)程中金屬液滴的融合過(guò)程有關(guān)。對(duì)金屬液體潤(rùn)濕性及融合過(guò)程的研究能夠?yàn)闈?rùn)濕性材料的應(yīng)用提供理論依據(jù),具有重要意義。本研究使用分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法研究了液滴形貌及基底結(jié)構(gòu)對(duì)融合過(guò)程的影響,進(jìn)一步分析了液滴橋接早期的自相似性生長(zhǎng),同時(shí)對(duì)異種金屬液滴融合過(guò)程的不對(duì)稱性進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下:(1)研究了金液滴在碳納米材料上的潤(rùn)濕及融合過(guò)程,模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)液滴的潤(rùn)濕性與基底的粗糙度有關(guān),基底結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,粗糙度越大,液滴的潤(rùn)濕性越差。碳納米管基底會(huì)限制液滴在垂直于其方向上流動(dòng),而促進(jìn)液滴沿碳納米管方向上流動(dòng)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)金屬液滴在基底上的融合過(guò)程受液滴形狀及基底結(jié)構(gòu)的影響,可以通過(guò)調(diào)節(jié)基底來(lái)有效地控制液滴的融合。(2)在碳納米管修飾的石墨烯基底上液滴會(huì)發(fā)生脫離現(xiàn)象,這表明基底表面的潤(rùn)濕性能夠決定融合過(guò)程。液滴的高度增長(zhǎng)在融合早期具有自相似性,這一階段,液橋的高度與tk成正比。同種液滴在不同基底上融合時(shí),液橋高度的增長(zhǎng)曲線會(huì)發(fā)生重疊,表明其自相似性與基底結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。薄膜狀的液體,高度的增加可以通過(guò)h0～t1/2來(lái)描述,而球狀液滴液橋高度增長(zhǎng)的規(guī)律則為h0～t2/3。(3)異種金屬液滴在碳納米材料上的融合過(guò)程具有不對(duì)稱特性,這種不對(duì)稱主要是由金屬的潤(rùn)濕性及金屬自身的性質(zhì)決定的,液橋的形成會(huì)偏向于潤(rùn)濕性較差的一方。由于不同金屬之間性質(zhì)的差異,異種金屬液滴融合后的結(jié)構(gòu)具有多樣性。研究結(jié)果為有效控制異種金屬液的融合提供了理論依據(jù),在噴墨、冶金等工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1;O647.5

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本文編號(hào)：1297941