金屬基體上超疏水表面的制備及微-細通道內(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，通過酸化學蝕刻方法在金屬表面構造微細結構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”堆積而成的階層結構，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構。上述微結構在整體上都體現(xiàn)出了高度

2、的自相似性。研究結果表明，表面微細粗糙結構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結構進行了分析。 構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、水流偏轉及“正弦曲線流”等一些現(xiàn)象。經(jīng)分析認為，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)象的觀察和實驗結果的分析，確定了微細通道內(nèi)水平及垂直上升流動基本流型，對各流型間的過渡轉換進行了詳細的討論與描述，并分別繪制了流型圖。同時本文根掘實驗數(shù)據(jù)得出的結果與前人的研究結果進行了對比，結果表明，本文實驗結果與前人研究結果基本一致。本文還嘗試采用壓差信號波動來識別流型，結果表明，這一方法是可行的，但是還需要進一步的實驗研究驗