金屬基體上超疏水表面的制備及微-細(xì)通道內(nèi)氣-液兩相流動的研究.pdf

1、本文研究開發(fā)了一種簡單方便的超疏水表面制備技術(shù)，通過酸化學(xué)蝕刻方法在金屬表面構(gòu)造微細(xì)結(jié)構(gòu)然后利用含氟材料降低其表面能，成功的在鋁、鋁合金、鋅金屬基體上獲得了超疏水表面。經(jīng)接觸角測定，水滴在這些表面上的靜態(tài)接觸角均大于150°，滾動角約為5°(5-μL液滴)。通過材料表面的電鏡掃描分析，鋁基及鋁合金基超疏水表面上產(chǎn)生了由大量“積木”堆積而成的階層結(jié)構(gòu)，鋅表面上出現(xiàn)了由微米晶塊和納米級絲狀溝槽組成的階層結(jié)構(gòu)。上述微結(jié)構(gòu)在整體上都體現(xiàn)出了高度

2、的自相似性。研究結(jié)果表明，表面微細(xì)粗糙結(jié)構(gòu)對于表面的超疏水性起到了決定性作用，是制備超疏水表面的關(guān)鍵所在。本文還考察了不同實驗條件對接觸角的影響，并且對超疏水表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)進行了分析。 構(gòu)建了具有超疏水表面的通道并進行了流體流動實驗，實驗結(jié)果表明，流體在超疏水表面及具有超疏水表面的通道內(nèi)流動時表現(xiàn)出與常規(guī)表面不同的一些特性，出現(xiàn)了“階層”液面流、水流偏轉(zhuǎn)及“正弦曲線流”等一些現(xiàn)象。經(jīng)分析認(rèn)為，液固之間存在納米氣膜層，這也是上述一

3、些流動現(xiàn)象出現(xiàn)的根本原因所在。 進行了1-5mm玻璃微細(xì)圓管內(nèi)常壓氣液兩相流動研究。通過對大量實驗現(xiàn)象的觀察和實驗結(jié)果的分析，確定了微細(xì)通道內(nèi)水平及垂直上升流動基本流型，對各流型間的過渡轉(zhuǎn)換進行了詳細(xì)的討論與描述，并分別繪制了流型圖。同時本文根掘?qū)嶒灁?shù)據(jù)得出的結(jié)果與前人的研究結(jié)果進行了對比，結(jié)果表明，本文實驗結(jié)果與前人研究結(jié)果基本一致。本文還嘗試采用壓差信號波動來識別流型，結(jié)果表明，這一方法是可行的，但是還需要進一步的實驗研究驗