基于梯度效应的特殊浸润表面液滴定位输运技术研究
发布时间：2021-11-09 19:12
液滴的操作诸如转移、分离、混合、运输等具有很高的实际应用价值,特殊浸润性表面上液滴的定位输运因其能快速、可重复地实现对液滴的有效控制而在生化分析、微流体系统、临床诊断等领域具有较高研究价值和应用前景。然而,目前特殊浸润性表面液体定位输运手段存在制备方法繁琐、成本较高、需要额外能量或系统输入等问题,并不能满足实际应用的需求。针对以上问题,本课题首先介绍了关于固体表面浸润性的基本理论及经典模型,并分别研究了液滴在梯度深度的超疏水-超疏水轨道和超疏水-超亲水轨道上的运输原理。基于以上理论,本课题通过仿真研究了液滴在不同参数的深度梯度轨道上的运动情况。仿真结果表明:液滴在超疏水-超疏水轨道上进行输运时,轨道宽度越宽、轨道最大深度越深,液滴越不容易脱离轨道;而液滴在超疏水-超亲水轨道上进行输运时,轨道宽度不宜过大,此时轨道越宽、轨道最大深度越深,液滴受到的毛细力吸附作用越强,液滴越不容易脱离轨道。接下来通过实验采用不同的特殊浸润性表面制备方法在铝合金基底上分别制备了“迷宫”状微结构、树状微结构及分级微纳米结构的三种表面微结构。通过对比接触角、滚动角、表面平整度等性能,最终选择运用化学刻蚀与阳极氧...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自然界中的液滴定位输运现象
1 特殊浸润性表面制备随着国内外众多研究者不断探讨影响固体表面润湿性的因素，目前特殊面的制备方法已经取得了很大的进展，制备工艺也相对成熟。在超疏水备上，主要有两大类方法：第一种是用低表面能物质对表面粗糙结构进第二种是在低表面能物质的表面构造出粗糙结构。本课题选用铝合金作究材料，铝合金是工业上应用最广泛、用量最大的金属材料，对于铝合金属来讲，表面能大，通过物理化学方法即可得到粗糙表面，再用低表来进行修饰，不仅能够得到超疏水表面，还能提高铝合金表面的耐腐蚀介绍几种超疏水表面的制备方法。化学刻蚀法是通过金属基底与化学试剂之间发生一系列的化学反应，在表面生成粗糙的微纳米结构从而获得超疏水表面的方法，这种方法操作速度快，被广泛应用于金属基底的超疏水表面制备。Aditya[41]等采用盐酸合溶液对铝进行化学刻蚀，经十六烷基三甲氧基硅烷处理后，得到了如的超疏水铝表面，经表面形貌分析可以看出铝表面形成了粗糙的矩形坑，用接触角测量仪测得的静态接触角为 162°。
d) 水煮后的微观形貌图 1-3 超声刻蚀工艺和水热法结合制备的铝超疏水表面[42]化法是指以金属及其合金为阳极，置于电解质溶液中，外还原反应使金属及其合金表面形成一层金属氧化物保护膜过程简单，反应条件温和。Li[43]等人将铝板在冰水条件下混合电解质中进行阳极氧化反应，研究了时间、电压等阳和表面润湿性的影响。通过自组装工艺，通过阳极化参数孔、纳米线团簇和纳米棒在内的多种氧化铝表面结构。得到疏水表面。米孔结构 b）纳米线结构 c）纳米棒
【参考文献】：
期刊论文
[1]介电材料在介电润湿器件中的应用进展[J]. 王亮,段俊萍,王万军,张斌珍. 材料导报. 2016(19)
[2]超疏水自清洁涂层防结冰技术的研究进展[J]. 杨钦,罗荘竹,谭生,罗一旻,张招柱,刘维民. 中国表面工程. 2016(04)
[3]从自然到仿生到实际应用的超亲水表面[J]. 杨卧龙,纪献兵,徐进良. 化学进展. 2016(06)
[4]基于阳极氧化技术制备铝基超疏水表面的研究进展[J]. 罗雨婷,魏建东,焦正. 材料导报. 2016(11)
[5]新型仿生微纳米界面微量流体输运调控材料[J]. 张明乾,周蕾,杨守斌,郑咏梅. 复合材料学报. 2015(04)
[6]金属基体超疏水表面抗凝露抗结霜特性的研究进展[J]. 汪德龙,武卫东,陈小娇. 制冷技术. 2015(01)
[7]超疏水表面防结冰结霜性能的研究进展[J]. 余春浩,宫敬,郝鹏飞,刘楠楠. 材料导报. 2014(13)
博士论文
[1]超疏水纳米涂层强化构建机理及其防露和抗霜特性研究[D]. 王山林.东南大学 2018
[2]阳极氧化法构建自清洁功能的铝基超疏水表面及其性能研究[D]. 郑顺丽.南京航空航天大学 2016
[3]特殊浸润性纳米材料的制备及其在水下液滴输运中的应用[D]. 楚盈.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]特殊浸润性表面对液滴定向输运的影响[D]. 李璞君.哈尔滨工业大学 2018
[2]辅助气氛对激光加工铝板表面浸润性影响研究[D]. 朱思雄.湖北工业大学 2018
[3]形状梯度铜表面上的液滴自发运动研究[D]. 郑雁芬.华南理工大学 2018
[4]极端润湿性表面液体无泵运输研究[D]. 郑焕玺.大连理工大学 2017
[5]梯度润湿铜沟槽中的流体流动与液滴移动[D]. 孙逸飞.华南理工大学 2016
[6]TiO2/SiO2超亲水薄膜的制备及性能研究[D]. 代珊.华南理工大学 2013
本文编号：3485914
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自然界中的液滴定位输运现象
1 特殊浸润性表面制备随着国内外众多研究者不断探讨影响固体表面润湿性的因素，目前特殊面的制备方法已经取得了很大的进展，制备工艺也相对成熟。在超疏水备上，主要有两大类方法：第一种是用低表面能物质对表面粗糙结构进第二种是在低表面能物质的表面构造出粗糙结构。本课题选用铝合金作究材料，铝合金是工业上应用最广泛、用量最大的金属材料，对于铝合金属来讲，表面能大，通过物理化学方法即可得到粗糙表面，再用低表来进行修饰，不仅能够得到超疏水表面，还能提高铝合金表面的耐腐蚀介绍几种超疏水表面的制备方法。化学刻蚀法是通过金属基底与化学试剂之间发生一系列的化学反应，在表面生成粗糙的微纳米结构从而获得超疏水表面的方法，这种方法操作速度快，被广泛应用于金属基底的超疏水表面制备。Aditya[41]等采用盐酸合溶液对铝进行化学刻蚀，经十六烷基三甲氧基硅烷处理后，得到了如的超疏水铝表面，经表面形貌分析可以看出铝表面形成了粗糙的矩形坑，用接触角测量仪测得的静态接触角为 162°。
d) 水煮后的微观形貌图 1-3 超声刻蚀工艺和水热法结合制备的铝超疏水表面[42]化法是指以金属及其合金为阳极，置于电解质溶液中，外还原反应使金属及其合金表面形成一层金属氧化物保护膜过程简单，反应条件温和。Li[43]等人将铝板在冰水条件下混合电解质中进行阳极氧化反应，研究了时间、电压等阳和表面润湿性的影响。通过自组装工艺，通过阳极化参数孔、纳米线团簇和纳米棒在内的多种氧化铝表面结构。得到疏水表面。米孔结构 b）纳米线结构 c）纳米棒
【参考文献】：
期刊论文
[1]介电材料在介电润湿器件中的应用进展[J]. 王亮,段俊萍,王万军,张斌珍. 材料导报. 2016(19)
[2]超疏水自清洁涂层防结冰技术的研究进展[J]. 杨钦,罗荘竹,谭生,罗一旻,张招柱,刘维民. 中国表面工程. 2016(04)
[3]从自然到仿生到实际应用的超亲水表面[J]. 杨卧龙,纪献兵,徐进良. 化学进展. 2016(06)
[4]基于阳极氧化技术制备铝基超疏水表面的研究进展[J]. 罗雨婷,魏建东,焦正. 材料导报. 2016(11)
[5]新型仿生微纳米界面微量流体输运调控材料[J]. 张明乾,周蕾,杨守斌,郑咏梅. 复合材料学报. 2015(04)
[6]金属基体超疏水表面抗凝露抗结霜特性的研究进展[J]. 汪德龙,武卫东,陈小娇. 制冷技术. 2015(01)
[7]超疏水表面防结冰结霜性能的研究进展[J]. 余春浩,宫敬,郝鹏飞,刘楠楠. 材料导报. 2014(13)
博士论文
[1]超疏水纳米涂层强化构建机理及其防露和抗霜特性研究[D]. 王山林.东南大学 2018
[2]阳极氧化法构建自清洁功能的铝基超疏水表面及其性能研究[D]. 郑顺丽.南京航空航天大学 2016
[3]特殊浸润性纳米材料的制备及其在水下液滴输运中的应用[D]. 楚盈.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]特殊浸润性表面对液滴定向输运的影响[D]. 李璞君.哈尔滨工业大学 2018
[2]辅助气氛对激光加工铝板表面浸润性影响研究[D]. 朱思雄.湖北工业大学 2018
[3]形状梯度铜表面上的液滴自发运动研究[D]. 郑雁芬.华南理工大学 2018
[4]极端润湿性表面液体无泵运输研究[D]. 郑焕玺.大连理工大学 2017
[5]梯度润湿铜沟槽中的流体流动与液滴移动[D]. 孙逸飞.华南理工大学 2016
[6]TiO2/SiO2超亲水薄膜的制备及性能研究[D]. 代珊.华南理工大学 2013
本文编号：3485914
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