亲/疏水表面上液滴接触角滞后的研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunyanjun03
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表面上液滴欲移动时所表现出的滞后现象广泛存在于生产和生活中,但是对于出现滞后现象的本质原因尚未在理论上得到完全解决,对液滴处于临界状态时所受到的滞后阻力和推动力的分析和计算是定量描述此滞后现象的关键问题之一。本文应用高速摄像,观察液滴在亲/疏水表面上开始运动的起始端,来研究亲/疏水表而上液滴的滞后阻力。实验发现,在亲/疏水表面上液滴初始移动的起始端并不相同,初步分析是由于液滴在亲/疏水表面上所受到的滞后阻力不同导致的,并且滞后阻力分别与铺展功和粘附功相对应。通过相应的理论分析和实验数据分别对亲/疏水表面上的滞后阻力进行验证,结果发现实验与理论分析相吻合。验证了在亲水和疏水表面上,液滴开始运动时所受到的阻力分别是铺展功和粘附功。滞后阻力反映了液滴在亲/疏水表面上出现滞后现象的本质,同时对于进一步研究接触角滞后提供了理论基础。当液滴处于临界移动状态时,液滴除了受到滞后阻力还会受到推动才会处于平衡状态。根据理论推导和Wilhelmy法所测得的实验数据,分析得到了液滴在前进角和后退角状态时所受到的推动力。由液滴在临界状态时的受力平衡,分别推导出了液滴在亲/疏水表面上前进角和后退角的理论表达式。本文使用两步化学刻蚀法在铝和紫铜表面上制备出具有不同接触角的疏水表面,通过加减液滴体积的方法测出液滴在各种表面上的前进角和后退角。并结合文献中的实验数据,对理论表达式进行了验证。结果表明:接触角滞后与表面结构参数和界面性质有关,当且仅当平衡接触角是0°或180°时接触角滞后才不存在。由理论公式可以预测出表面上液滴的前进角和后退角,对于制备低接触角滞后的亲/疏水表面具有指导作用。
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