多组分液滴在微图案化表面的蒸发特性研究

发布时间：2022-11-05 07:41

　　液滴蒸发技术被广泛应用在诸多领域中,例如喷雾冷却、DNA芯片制作、喷墨印刷、电子设备冷却等。相比单组分液滴,多组分液滴的蒸发在工业和生活中更为实用和常见,同时具有更复杂的蒸发机理。目前,对多组分液滴蒸发行为的研究大都集中在均匀润湿性表面,较少涉及非均匀润湿性表面。因此,本文制备了微图案化非均匀润湿性表面并研究该表面对多组分液滴的蒸发行为特性的影响,以及分析了各种因素对多组分液滴蒸发过程的影响。首先,结合阳极氧化和紫外光刻技术在钛片表面制备了微图案化表面,可实现钛片表面的任意润湿性和图案化。在疏水区域接触角最高可达165°,亲水区域接触角可达10°以下。其次,对比多组分液滴和纯水液滴在均匀润湿性表面的蒸发行为,两者蒸发过程都包括常接触面积阶段（CCR阶段）和混合蒸发阶段。乙醇的加入减弱了固体表面对液滴的钉扎效应。同时,多组分液滴在蒸发过程中存在蒸发优先次序,蒸发前期高挥发性的乙醇组分优先蒸发,蒸发后期多组分液滴接近纯水液滴。微图案化表面能够控制多组分液滴在表面的分布状态,使液滴三相接触线钉扎在亲水孤岛的边界,延长了三相接触线的长度和钉扎时间,蒸发时间比均匀表面减少了25.6%。在混合蒸发... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 表面润湿性基本理论
        1.1.1 润湿性理论
        1.1.2 实际图案化表面的润湿性方程
    1.2 固着液滴的蒸发研究现状
        1.2.1 固着液滴的蒸发模式
        1.2.2 固着液滴蒸发速率的影响因素
        1.2.3 多组分液滴蒸发过程
        1.2.4 润湿性可控的表面
    1.3 国内外研究进展
    1.4 选题背景及研究内容
        1.4.1 选题背景
        1.4.2 研究内容
第二章 微图案化表面的制备与表征
    2.1 实验流程
        2.1.1 实验试剂与仪器
        2.1.2 微图案化表面的制备
    2.2 样品的表征
        2.2.1 扫描电子显微镜
        2.2.2 X-射线衍射
        2.2.3 X射线光电子能谱
        2.2.4 表面润湿性测试
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 微图案化表面的形貌分析
        2.3.2 表面润湿性分析
        2.3.3 微图案化表面的润湿图像
    2.4 本章小结
第三章 多组分液滴在微图案化表面蒸发模式研究
    3.1 实验研究方法
        3.1.1 实验方法
        3.1.2 实验数据处理
        3.1.3 均匀润湿性表面的制备
        3.1.4 微图案化表面的图案设计
    3.2 液滴在均匀润湿性表面的动态蒸发行为
        3.2.1 纯水液滴在均匀润湿性表面的动态蒸发行为
        3.2.2 多组分液滴在均匀润湿性表面的动态蒸发行为
    3.3 多组分液滴在微图案化表面的动态蒸发行为
    3.4 本章小结
第四章 微图案化表面对多组分液滴蒸发速率的影响
    4.1 乙醇浓度对多组分液滴蒸发的影响
    4.2 基底温度对多组分液滴蒸发的影响
    4.3 亲疏水比例对多组分液滴蒸发的影响
        4.3.1 不同亲疏水比例表面的图案设计
        4.3.2 亲疏水比例对多组分液滴蒸发的影响
    4.4 不对称图案化表面对多组分液滴蒸发的影响
        4.4.1 不对称图案设计
        4.4.2 不对称图案化表面对多组分液滴蒸发的影响
    4.5 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]含颗粒液滴蒸发的沉积和内部流动特性[J]. 孙卓,肖丛杰,周乐平,杜小泽,杨勇平.  工程热物理学报. 2016(12)
[2]金属填料表面处理对润湿及传质性能的影响[J]. 贾绍义,李锡源,王恩祥.  化工学报. 1995(01)

博士论文
[1]微槽表面喷雾冷却换热特性研究[D]. 张伟.中国石油大学（华东） 2013



本文编号：3702182