亲水性微观粗糙表面润湿状态转变性能研究

作     者：刘思思 张朝辉 何建国 周杰 尹恒洋 Liu Si-Si;Zhang Chao-Hui;He Jian-Guo;Zhou Jie;Yin Heng-Yang

作者机构：北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 

基　　金：中央高校基本科研业务费(批准号:M12JB00050 M13JB00240)资助的课题~~ 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2013年第62卷第20期

页      码：377-385页

摘      要：以亲水性微观粗糙表面上不同几何形貌及分布的微柱阵列为对象,讨论了液滴在亲水性粗糙表面上的润湿过程以及润湿状态的转变阶段.从能量角度分别考察了微观粗糙结构几何形貌及分布、微柱几何参数、固体表面亲水性、接触角滞后作用等因素对液滴润湿状态转变的影响规律.研究发现:在亲水粗糙表面,正方形微柱呈正六边形阵列分布时,液滴更容易形成稳定的Cassie状态,或者液滴仅发生Cassie状态向中间浸润状态的转变;与此同时,减小微柱间距、增大方柱宽度或圆柱直径、增大微柱高度、增强固体表面的亲水性将有利于液滴处于稳定的Cassie状态,或阻止润湿状态向伪-Wenzel或Wenzel状态转变;然而,当液滴处于Cassie状态时,较小的固-液界面面积分数或减弱固体表面亲水性能均有利于增大液滴的表观接触角,因此在亲水表面设计粗糙结构时应综合考虑润湿状态稳定性和较大表观接触角两方面因素;此外,接触角滞后作用对于液滴状态的稳定性以及疏水性能的实现具有相反作用的影响.研究结果为液滴在亲水表面获得稳定Cassie状态的粗糙结构设计方法提供了理论依据.

主 题 词：亲水表面 微观粗糙结构 表面自由能 润湿状态转变 

学科分类：07[理学] 070205[070205] 0805[工学-能源动力学] 0704[理学-天文学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7498/aps.62.206201

馆 藏 号：203781372...