DBD等离子体修饰材料表面对液滴蒸发自组装的影响
本文选题:DBD等离子体 + 阻挡介质 ; 参考:《安徽理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:液滴蒸发自组装的过程分析,是材料、化学和生物医药中的热门,其主要研究的是液滴中微粒的自我装配过程以及对于液滴沉积物的分析。影响液滴蒸发自组装的因素有很多种,但是很少有通过等离子体修饰材料,进而控制液滴蒸发自组装过程的研究。论文中阐述了质阻挡放电(DBD)等离子体对于液滴蒸发自组装的影响方式主要是源于对于基底的修饰程度,探讨的是通过DBD等离子体修饰载玻片和聚二甲基硅氧烷(PDMS)的表面,改变材料表面的基团和粗糙度,使材料的亲疏水性发生改变,在此基础上进行液滴蒸发自组装实验,分析的液滴蒸发图案进行调控,分析在等离子体处理材料表面后对液滴蒸发图案产生的影响。在实验过程中,首先确立了 CTP-2000K型DBD等离子体作为本次实验的放电装置,通过分析得知阻挡介质是影响放电形式的主要因素,于是设计三组不同阻挡介质实验,通过高速摄像机拍摄不同介质下的放电形式,同时又使用示波器的双踪功能测量李萨如波形反映放电功率,最终选取聚四氟乙烯作为阻挡介质;基于上述实验结论,又设计实验使用DBD等离子体处理材料表面,并且通过接触角反映材料表面处理效果;进而在经处理后的材料表面进行液滴蒸发实验,通过偏光显微镜拍摄蒸发后的沉积图案,使用ScopeImage等软件对图片进行分析,分析出基底的亲水性会显著降低"咖啡环"效应的影响。同时在实验中又引入了环境温度和溶液浓度配比等变量,再次进行液滴蒸发实验,发现随着温度的升高,由于表面张力的作用"咖啡环"效应会得到抑制,但是溶液浓度会产生相反的作用。基于本文实验结果的分析,能够为液滴蒸发自组装领域引导出新的研究方向,同时也将为DBD等离子体表面修饰带来新的突破。
[Abstract]:The process analysis of droplet evaporation self-assembly is a hot topic in materials, chemistry and biomedicine. It mainly studies the self-assembly process of droplet particles and the analysis of droplet deposits. There are many factors affecting the self-assembly of droplet evaporation, but few studies have been done to control the self-assembly process of droplet evaporation by modifying the material by plasma. The effect of mass barrier discharge (DBD) plasma on the self-assembly of droplet evaporation is mainly due to the modification of substrate. The surface modification of slide and polydimethylsiloxane (PDMS) by DBD plasma is discussed. The hydrophilicity of the material is changed by changing the surface group and roughness of the material. On this basis, the self-assembly experiment of droplet evaporation is carried out, and the evaporating pattern of the analyzed droplet is regulated. The effect of plasma treatment on the evaporation pattern of liquid droplets was analyzed. In the process of experiment, CTP-2000K DBD plasma is first established as the discharge device of this experiment. Through the analysis, it is found that the barrier medium is the main factor affecting the discharge form, so three groups of different barrier dielectric experiments are designed. The discharge forms in different media were photographed by high speed camera, and the double tracing function of oscilloscope was used to measure Lisaru waveform to reflect the discharge power. Finally, PTFE was selected as the barrier medium. DBD plasma was used to treat the surface of the material and the contact angle was used to reflect the effect of the surface treatment. Then the evaporation experiment was carried out on the surface of the treated material, and the evaporated deposition pattern was photographed by polarizing microscope. Using ScopeImage and other software to analyze the image, it is found that the hydrophilicity of the substrate can significantly reduce the effect of "coffee ring" effect. At the same time, the environmental temperature and the ratio of solution concentration were introduced into the experiment, and the evaporation experiment was carried out again. It was found that the "coffee ring" effect would be restrained because of the effect of surface tension with the increase of temperature. But the concentration of the solution has the opposite effect. Based on the analysis of the experimental results in this paper, it can lead to a new research direction in the field of droplet evaporation self-assembly, and will also bring a new breakthrough for the surface modification of DBD plasma.
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ028.61
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,本文编号:2106767
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