润湿性是材料表面的基本属性之一,对材料的防腐、清洁、减阻特性等具有重要影响,一直受国内外学者的广泛关注,特别是近年来随着对自然界生物材料表面润湿性研究的深入,制备具有特殊润湿性能的材料成为新的研究热点。然而,人们对不同因素影响材料表面润湿性的规律和机理的了解非常有限,其中,重力是否影响材料表面的润湿性,一直存在争议。理论方面,上世纪50年代有人提出杨氏方程在重力场下不成立,随后众多科学家从热力学角度推导了杨氏方程,认为重力只会使液滴变形,不会影响材料表面的润湿性;但是近年来的实验研究结果表明,接触角受重力影响,在不同重力水平下,同一润湿体系的接触角并不相等。也就是说,理论与实际不相符合。因此,很有必要对重力是否影响材料表面润湿性的问题进行深入研究。研究重力对材料表面润湿性的影响,对深入认识润湿现象,揭示润湿机理,推动与之相关的材料表面、界面研究及应用,具有非常重要的科学意义。在空间微重力环境下研究材料表面的润湿性,有助于深入理解材料表面润湿性的机理。然而,高昂的费用和有限的实验机会使得直接在空间微重力环境下测量接触角存在困难。目前,抗磁悬浮技术因其能够长时间提供稳定的微重力环境而被认为是最好的地基模拟设施。为了利用这种地基模拟微重力的环境研究材料表面的润湿特性,本论文首先研制了抗磁悬浮超导磁体模拟微重力环境下的接触角测量装置,建立了在这种环境下测量低速动态接触角的方法,然后研究了不同液体在亲疏水程度不同的材料表面的润湿性。实验结果表明,抗磁悬浮超导磁体模拟微重力环境下材料表面上的躺滴,跟1 g重力环境下的相比,未发生变形,而且接触角也大于1 g重力环境下的接触角。不同重力环境下材料表面润湿特性的研究,对于深入了解接触角与重力的关系,探究重力影响材料表面润湿性的规律和机理具有重要意义。目前,关于不同重力水平下的润湿性研究主要集中在小于2 g的重力环境,更大重力环境下材料表面的润湿性研究鲜见报道。本论文研制了转臂直径为6 m的可稳定提供1 g⁸ g重力水平的离心机及配套的接触角遥控测量装置,建立了1 g⁸ g重力水平下低速动态接触角的测量方法,分别研究了1 g,2 g,3 g,4 g,5 g,6 g,7 g,8 g重力水平下9组固-液-气体系的润湿性。研究结果表明,重力越大,躺滴变形越严重,体系的接触角越小。通过液滴较小时,接触角随三相接触半径变化规律,计算了9组润湿体系在不同重力水平下的线张力,发现同一润湿体系的线张力不随重力水平发生改变,不同润湿体系线张力各不相同,但都为正值,且都处在10^-55 N到10^-6 N之间。本研究还讨论了重力影响接触角的可能机理。本论文通过对躺滴三相接触线附近气液界面的受力分析,推导出重力场下的杨氏方程。该方程在经典杨氏方程的基础上增加了线张力项和重力项,当液滴较小时,重力项可以忽略,此时的方程与前人推导出的小液滴时包含有线张力的方程相同;当液滴较大时,线张力可以忽略,此时的方程是包含有重力项的杨氏方程,但是只有求得小液滴时的线张力,此方程才能有解。本研究以低接触角滞后表面1 g环境下的接触角为杨氏接触角,根据新推导出的考虑重力因素的杨氏方程计算了1 g⁸ g条件下的接触角,并与实验测量值进行了对比,发现部分结果吻合较好。最后,对计算值和实验数据之间存在差异的原因进行了分析。