二維微結(jié)構(gòu)表面浸潤性研究.pdf

1、浸潤性是固體表面的一個(gè)重要特性，浸潤現(xiàn)象不僅影響自然界中動(dòng)植物的種種生命活動(dòng)，而且對人類的生產(chǎn)生活也起著重要的作用。由于表面微結(jié)構(gòu)對材料本身浸潤性的影響較大，因此本文主要研究表面微結(jié)構(gòu)對固體表面浸潤性的影響。
　　本文以具有球冠微結(jié)構(gòu)的固體表面為研究模型，從本征親水和本征疏水兩個(gè)角度分析了表面微結(jié)構(gòu)對固體表面浸潤性的影響。對于本征親水材料，基于吉布斯自由能最小化原理研究了具有球冠微結(jié)構(gòu)材料上固液之間的接觸狀態(tài)，結(jié)果表明：液滴會與材

2、料表面完全接觸，并且當(dāng)材料的本征接觸角小于58°時(shí)，固液接觸角將達(dá)到0°。由于固液接觸角為0°與常理不吻合，進(jìn)一步分析表明，若材料本征接觸角小于74°，液滴將發(fā)生擴(kuò)散，Wenzel方程不再適用，并給出了液滴在擴(kuò)散條件下的固液之間接觸角的解析表達(dá)式。對于本征疏水材料，本文從粗糙表面固液接觸角的Wenzel狀態(tài)和Cassie狀態(tài)出發(fā)，研究了球冠微結(jié)構(gòu)表面的浸潤性與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系。結(jié)果表明，Cassie狀態(tài)下表觀接觸角隨球冠直徑與相鄰球冠