基于矩形面积法的激光表面织构润湿性研究

作     者：周耀 郑凯雯 徐松松 冯绪琛 李岩 ZHOU Yao;ZHENG Kaiwen;XU Songsong;FENG Xuchen;LI Yan

作者机构：烟台理工学院山东烟台264005 烟台大学机电汽车工程学院山东烟台264005 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金资助项目(51805463) 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2025年第54卷第4期

页      码：191-200页

摘      要：目的获取减摩性能优异的织构化表面,研究织构参数对润湿性的影响。方法基于Wenzel模型提出了矩形面积法,设计了菱形、圆形和方形3种微坑织构。以菱形的对角线、圆形的直径和方形的边长为微坑尺寸,利用光纤激光器在316L不锈钢表面加工出微坑尺寸为0.1、0.2、0.4 mm,间距为0.1、0.2、0.4 mm的菱形、圆形、方形微坑织构,即3(尺寸)×3(间距)×3(形状),共27组。采用悬滴法,使用接触角测量仪测量了光滑平面以及微坑织构表面的接触角。通过Wenzel模型计算得到其表面粗糙度因子。通过矩形面积法对不同微坑织构表面粗糙因子建立了不同的数学模型。基于该模型分析了织构形貌、尺寸和间距对表面粗糙因子的影响。对水滴接触角测试结果与矩形面积法模型预测值进行了定量分析,在矩形面积法理论中引入了修正因子K,建立了相关的回归方程(R^(2)=0.9975),从而完善了粗糙度因子预测模型。结果接触角测试所得织构化表面润湿性的变化趋势与矩形面积法分析的规律一致。当尺寸和形貌不变时,随着间距增大,润湿性随之减弱;在粗糙度系数相等的情况下,矩形包含的织构面积越大,润湿性越强;当尺寸与间距相同时,润湿性最强。在实验范围内,尺寸为0.1 mm、间距为0.4 mm的方形微坑织构的润湿性最强,其水滴接触角为30.6°。结论矩形面积法对于预测织构化表面润湿性具有可行性,该方法可以减少测试量,用理论来优化织构化表面润湿性,为加工具备优异润湿性的织构化表面提供了参考依据和优化方法。

主 题 词：润湿性 激光技术 微织构 亲水性 表面粗糙因子 接触角 

学科分类：08[工学] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 

核心收录：

D　O　I：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.04.015

馆 藏 号：203157510...