摘要：在润滑轨道两侧制备以防指纹油涂层(Anti-fingerprint coating,AFC)修饰的微柱阵列(Micropillar array,MA),形成润湿性梯度束油的润滑增效表面.使用点接触光弹流润滑油膜测量仪测量了该表面在限量供油往复运动条件下的油膜厚度以及油池形态,探究了往复频率、束油轨道宽度和载荷对润滑性能的影响,同时与未经AFC修饰的微柱阵列束油表面和仅以AFC形成的束油表面进行了对比.结果表明:制备的经AFC修饰的微柱阵列束油表面比其他2个束油表面有更好的润滑特性,往复运动条件(4 Hz)下明显改善了行程中点及两端点处的润滑状态,相对原始未处理表面行程中点处中心油膜厚度最高提升了51.4%.表面在束油轨道宽度接近Hertz接触区宽度时集油效果最强,随着轨道宽度增加集油效果减弱.载荷对微柱束油阵列表面的集油效果影响显著,随着载荷增大轨道机械分离作用变强、毛细回流作用减弱,造成集油能力和油膜厚度下降.

摘要：仿生功能表面的制备是目前研究的热点,尤其是仿生疏水表面的制备.常用的制备方法包括等离子刻蚀、光刻等,制备过程较为复杂.本文基于飞秒激光微纳加工和模板转印技术,提出了一种制备疏水微柱阵列的简单策略,系统地研究了结构参数、表面化学修饰和润湿性之间的关系.研究发现,直径、间距和高度等结构参数对微柱阵列表面的润湿性影响较大.当微柱间距由400μm增加到600μm时,液滴滑动角从31°增加至76°.当微柱直径从100μm增加到300μm时,液滴滑动角也会相应地从40°增加到80°.微柱阵列的表面黏附性随着结构参数(直径、间距、高度)的改变而发生变化.基于这种特性,我们设计了一种具有不同间距的微柱阵列,用来实现液滴滑动行为的控制,同时还可以实现液滴微反应等应用.这种制备方式不仅操作简便,而且适用性广,在微流体芯片、生物医学和化学微反应等领域具有潜在的应用价值.

摘要：微柱阵列和透镜导管组成的耦合系统在激光二极管阵列(LDA)抽运的全固态高能量激光器中起着重要的作用,其光束耦合性能直接影响激光器的最终输出能量和光束质量。为了设计微柱阵列和透镜导管耦合系统的最佳结构参数,需要研究抽运光在耦合系统内部以及在激光晶体端面的分布。利用几何光学理论,对LDA的发射光线经微柱阵列和透镜导管的传输进行三维空间追迹,并计算其能量传输效率和光束整形效果。比较了六面体导管和渐细圆台形导管的耦合性能。仿真分析结果表明,六面体导管需要长度较大,能量传输效率略高,而圆台形导管可以较短,耦合整形后的光斑更接近圆形。

摘要：基于COMSOL Multiphysics 4.1层流两相流模型,通过数值模拟研究了连续相流速一定的情况下大接触角(?=160°)的油包水(W/O)液滴绕流微柱阵列的二维运动。通过相场方法考虑表面张力的影响,实现对油-水界面的追踪,获得了W/O液滴的运动状态,重点考查了液滴尺寸对运动特性的影响。模拟结果表明,初始尺寸不同的液滴变形后,长度上存在差异,但厚度基本一致,尺寸介于100?m^150?m液滴的运动速度与液滴尺寸无关。进一步研究了利用尖楔对液滴进行分割的过程,发现液滴脱离末端微柱时,其垂向位置高度与液滴尺寸密切相关,呈先线性增加后趋于定值的特点,利用这一预定位功能及尖楔结构可以获得尺寸可控的均匀子液滴。数值方法与已有实验结果基本一致,且可以很好地表现W/O液滴与微柱的相互作用,揭示液滴的流动细节和运动规律,为设计更为复杂的液滴微流控芯片提供了支撑。

摘要：研究表面微观结构对液滴动态润湿性能的影响,具有重要的科学意义和工程应用价值。多体耗散粒子动力学(MDPD)方法是一种介观尺度的模拟方法,可以实现不同微结构表面与流体间的相互作用。通过与实验和模拟结果进行对比的方法验证了液滴浸润固体壁面模型的准确性和可行性,系统研究了微结构参数对表面浸润性能的影响。结果表明:微柱高度对液滴浸润状态的影响并不是一直存在,微柱高度为1时,固壁表面均表现为亲水;微柱高度为2时,随着面积分数的增大,固壁表面由疏水变为亲水;微柱高度超过阈值2时,固液作用基本不会改变。