表面亲水改性对液滴斜面滚动性能的影响
发布时间：2021-07-15 16:57
为了解表面亲水性改变对液滴在斜面上的滚动性能影响,本文选取荷叶作为疏水材料,通过溅射不同厚度金属铂的方式对表面进行处理,模拟表面疏水性的退化,随后实验研究了不同倾角斜面上液滴的滚动规律。结果表明,液滴以匀加速的形式在各表面上滚动,且随喷铂时长增加静态接触角减小,加速度减小,阻力增加。随倾角增加,液滴接触长度增加、阻力增加,且与倾角都有线性关系。另外,通过建立滚动阻力模型,确定了阻力与接触宽度和接触角的关系式。随后又推导了滚动加速度的表达式,显示其可由静态接触角和斜面倾角直接计算,进而预测疏水表面上液滴滚动能力。
【文章来源】：建筑热能通风空调. 2019,38(04)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
溅射时长tcoating与静态接触角θstááááááδáθááát
绮?背?coating为0~80s的液滴状态。可见，随着喷铂时长的增加，液滴接触角逐渐减小，液滴的接触角处于150~130°之间，尽管疏水效果逐渐变差，但仍保持为超疏水状态。此外，依据喷金仪手册提供的数据，图1中还给出喷铂时长tcoating与铂厚度δpt的关系作为参考。图1溅射时长tcoating与静态接触角θst及铂累积厚度δpt的关系曲线利用扫描电镜（JSM-6510LV，日本电子）观察了处理后的表面微观结构。由于该电镜只有在物面导电时才能成像，因此对荷叶表面进行了60s的喷铂处理，观察到的微观结构如图2所示，放大倍数分别为900倍（图2a）和8000倍（图2b）。图像显示荷叶表面均匀分布着许多小凸起，测量荷叶表面凸起直径以及凸起间距，尺度范围分别是5~10μm和12~18μm。对单个凸起放大观察，显示有更微小的绒毛状微观结构，这一结构尺度为纳米量级。可见，液滴静态接触角减小的原因是由于亲水金属层的逐渐累积改变荷叶表面的性质所导致的，其微观结构并未有显著改变。（a）放大倍数900倍（b）放大倍数8000倍图2荷叶的表面微观结构2液滴滚动实验及分析将荷叶平整地固定在载玻片上，设定载玻片倾斜角10°，20°，30°和40°。将去离子水充入注射器，放置于倾斜叶片边缘，缓慢推动注射器，使液滴体积缓慢增加，在重力作用下落到荷叶表面上。选取的注射器针头直径为0.55mm，生成的液滴尺度约为~1mm，与雨滴的尺度一致。先通过摄像机拍摄液滴在倾斜表面的滚动过程，然后将拍摄的视频导入AdobePremiereCS6软件，对视频的色度及对比度进行调整，再用VideoSpotTracker软件对视频中的液滴运动进行跟踪，得到液滴滚动的定量数据，装置如图3所示。图3液滴沿不同斜面滚动的实验装置示意图2.1未处理表面实验先测量?
梢兜谋砻嫖⒐劢峁?2液滴滚动实验及分析将荷叶平整地固定在载玻片上，设定载玻片倾斜角10°，20°，30°和40°。将去离子水充入注射器，放置于倾斜叶片边缘，缓慢推动注射器，使液滴体积缓慢增加，在重力作用下落到荷叶表面上。选取的注射器针头直径为0.55mm，生成的液滴尺度约为~1mm，与雨滴的尺度一致。先通过摄像机拍摄液滴在倾斜表面的滚动过程，然后将拍摄的视频导入AdobePremiereCS6软件，对视频的色度及对比度进行调整，再用VideoSpotTracker软件对视频中的液滴运动进行跟踪，得到液滴滚动的定量数据，装置如图3所示。图3液滴沿不同斜面滚动的实验装置示意图2.1未处理表面实验先测量未经表面处理（tcoating=0s）的叶片上的液滴运动，将其作为基准，然后再研究不同处理时长表面上液滴滚动规律的相对变化。对于未处理表面，分别设定倾角为10°，20°，30°和40°。通过图像处理获得液ááááááèδá°nm°ááááθááátè°s°èá第38卷第4期张永波等：表面亲水改性对液滴斜面滚动性能的影响·41·
【参考文献】：
期刊论文
[1]亲/疏水表面上液滴滞后阻力的研究[J]. 秦亮,刘天庆. 化工进展. 2012(08)
[2]荷叶表面纳米结构与浸润性的关系[J]. 王景明,王轲,郑咏梅,江雷. 高等学校化学学报. 2010(08)
本文编号：3286105
【文章来源】：建筑热能通风空调. 2019,38(04)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
溅射时长tcoating与静态接触角θstááááááδáθááát
绮?背?coating为0~80s的液滴状态。可见，随着喷铂时长的增加，液滴接触角逐渐减小，液滴的接触角处于150~130°之间，尽管疏水效果逐渐变差，但仍保持为超疏水状态。此外，依据喷金仪手册提供的数据，图1中还给出喷铂时长tcoating与铂厚度δpt的关系作为参考。图1溅射时长tcoating与静态接触角θst及铂累积厚度δpt的关系曲线利用扫描电镜（JSM-6510LV，日本电子）观察了处理后的表面微观结构。由于该电镜只有在物面导电时才能成像，因此对荷叶表面进行了60s的喷铂处理，观察到的微观结构如图2所示，放大倍数分别为900倍（图2a）和8000倍（图2b）。图像显示荷叶表面均匀分布着许多小凸起，测量荷叶表面凸起直径以及凸起间距，尺度范围分别是5~10μm和12~18μm。对单个凸起放大观察，显示有更微小的绒毛状微观结构，这一结构尺度为纳米量级。可见，液滴静态接触角减小的原因是由于亲水金属层的逐渐累积改变荷叶表面的性质所导致的，其微观结构并未有显著改变。（a）放大倍数900倍（b）放大倍数8000倍图2荷叶的表面微观结构2液滴滚动实验及分析将荷叶平整地固定在载玻片上，设定载玻片倾斜角10°，20°，30°和40°。将去离子水充入注射器，放置于倾斜叶片边缘，缓慢推动注射器，使液滴体积缓慢增加，在重力作用下落到荷叶表面上。选取的注射器针头直径为0.55mm，生成的液滴尺度约为~1mm，与雨滴的尺度一致。先通过摄像机拍摄液滴在倾斜表面的滚动过程，然后将拍摄的视频导入AdobePremiereCS6软件，对视频的色度及对比度进行调整，再用VideoSpotTracker软件对视频中的液滴运动进行跟踪，得到液滴滚动的定量数据，装置如图3所示。图3液滴沿不同斜面滚动的实验装置示意图2.1未处理表面实验先测量?
梢兜谋砻嫖⒐劢峁?2液滴滚动实验及分析将荷叶平整地固定在载玻片上，设定载玻片倾斜角10°，20°，30°和40°。将去离子水充入注射器，放置于倾斜叶片边缘，缓慢推动注射器，使液滴体积缓慢增加，在重力作用下落到荷叶表面上。选取的注射器针头直径为0.55mm，生成的液滴尺度约为~1mm，与雨滴的尺度一致。先通过摄像机拍摄液滴在倾斜表面的滚动过程，然后将拍摄的视频导入AdobePremiereCS6软件，对视频的色度及对比度进行调整，再用VideoSpotTracker软件对视频中的液滴运动进行跟踪，得到液滴滚动的定量数据，装置如图3所示。图3液滴沿不同斜面滚动的实验装置示意图2.1未处理表面实验先测量未经表面处理（tcoating=0s）的叶片上的液滴运动，将其作为基准，然后再研究不同处理时长表面上液滴滚动规律的相对变化。对于未处理表面，分别设定倾角为10°，20°，30°和40°。通过图像处理获得液ááááááèδá°nm°ááááθááátè°s°èá第38卷第4期张永波等：表面亲水改性对液滴斜面滚动性能的影响·41·
【参考文献】：
期刊论文
[1]亲/疏水表面上液滴滞后阻力的研究[J]. 秦亮,刘天庆. 化工进展. 2012(08)
[2]荷叶表面纳米结构与浸润性的关系[J]. 王景明,王轲,郑咏梅,江雷. 高等学校化学学报. 2010(08)
本文编号：3286105
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3286105.html
