镓基液态金属非润湿及不黏附玻璃表面的研究

发布时间：2021-09-05 06:31

　　液态金属/玻璃非润湿、不黏附研究对于镓基液态金属盛放、回收以及流动运输具有重要意义。通过气氛保护熔炼法制备GaIn_20.5Sn₁₃液态金属,利用不同型号砂纸打磨及旋涂镀膜处理制备不同表面形貌的玻璃片,研究合金液滴在不同玻璃表面的润湿、黏附和滚动行为。利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）以及接触角测量仪分别对不同玻璃的表面形貌、表面粗糙度以及润湿行为进行了测试和表征,并在其表面进行了滚动测试。结果表明:粗糙化处理和镀膜处理均可降低合金液滴在玻璃表面的润湿性,提高合金液滴的流动性。随着表面粗糙度的增大,液滴在玻璃表面的接触角不断增大,当粗糙度为187.9nm时,表面接触角达到150.6°。将表面粗糙化与镀膜处理相结合,得到镓基液态金属非润湿、不黏附的玻璃表面,接触角最高可达160.4°,同时合金液滴在其表面的滚动角为15°,滚动滞后角为3°。 

【文章来源】：有色金属(冶炼部分). 2020,(08)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

不同型号砂纸打磨后的玻璃表面二维和三维形貌图

图3为合金液滴在不同玻璃表面静态接触时的光学图片和测得的接触角。从图3可以看出，合金液滴呈类球形，头部均有一尖端，可能是合金液滴在滴落过程中表面被氧化黏附在针尖导致。利用切线法测得液滴在光滑玻璃表面的接触角为138.2°，在涂覆PTFE膜后其表面接触角为155.9°，增加了17.7°。通过在粗糙度为187.9nm的玻璃表面旋涂PTFE膜，发现液滴接触角进一步增大为160.4°。结果表明，玻璃表面粗糙化处理和涂膜处理均能有效降低液滴在玻璃表面润湿性，增加其表面接触角，两种表面处理方法结合还能达到共同增益的效果。图3 合金液滴在不同形貌玻璃表面的光学图片和接触角

图2 玻璃表面粗糙度与合金液滴接触角的关系通过扫描电镜观察在粗糙玻璃表面镀膜后的表面形貌，结果如图4所示。可以看到PTFE纳米级微粒大部分涂覆在粗糙的玻璃表面凹陷处，其表面仍具有一定的粗糙度。说明PTFE膜能够与粗糙的玻璃表面良好地结合在一起，使玻璃表面自由能降低的同时仍具有一定的粗糙度，进一步增加液滴在玻璃表面的接触角。

【参考文献】：
期刊论文
[1]金属陶瓷润湿性影响因素的研究进展[J]. 王宁,严红燕,李慧,梁精龙.  特种铸造及有色合金. 2019(12)
[2]从电子工业“脊梁”到全面开花的镓元素[J]. 王磊,刘静.  化学教育(中英文). 2019(20)
[3]铜粉/液态金属导热膏的制备及其导热性能[J]. 朱晴,王梦婕,张灿英,吴大雄.  青岛科技大学学报(自然科学版). 2019(03)
[4]液态金属小流道热沉流动与传热性能研究[J]. 杨小虎,谭思聪,刘静.  工程热物理学报. 2019(04)
[5]镓基液态金属热界面材料的性能研究[J]. 高云霞,刘静,王先平,方前锋.  工程热物理学报. 2017(05)
[6]液态金属腐蚀与防护技术研究[J]. 王梦雨,王辉,张康.  新材料产业. 2015(11)
[7]液态金属腐蚀的研究进展[J]. 刘树勋,李培杰,曾大本.  腐蚀科学与防护技术. 2001(05)



本文编号：3384866