壁面浸润性对液滴撞击液面行为的影响
发布时间：2020-12-19 16:23
研究壁面浸润性对液滴撞击液面行为的影响.采用纳米喷涂方法,制备内壁具有超亲水、疏水、超疏水浸润性的3种试管.采用高速摄影机记录不同浸润性试管内液滴撞击凹凸气液界面的实验现象.利用镜面成像原理校准液滴撞击点,使液滴撞击试管液面正中央.实验结果表明:壁面越疏水,产生射流现象的撞击高度范围越大.将撞击形成的凹坑简化成圆锥,对液滴撞击液面前后状态进行能量分析,解释了壁面越疏水液滴撞击液面越容易产生射流的实验现象.
【文章来源】：安徽大学学报(自然科学版). 2019年05期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１液滴撞击液面的３种类型表面制备和实验装置
滴撞击固体表面有决定性影响［１９－２１］，笔者则研究液滴撞击不同浸润性壁面限制下有限液面的行为（见图１（ｃ））．图１液滴撞击液面的３种类型１表面制备和实验装置１．１表面制备及表征实验需要制备３种不同浸润性（超亲水、疏水和超疏水）内壁的试管．制备过程如下：（１）将待处理的试管先后放入丙酮和无水乙醇，然后置于超声波清洗器清洗３ｍｉｎ．（２）将清洗后的试管用去离子水冲洗，氮气吹干．（３）将气泵、压力桶及长管喷枪按图２组装．（４）对要制备的表面，分别按表１配置喷涂溶液．（５）将喷涂溶液倒入压力桶，密封．开启气泵，待压力桶压力达到０．２ＭＰａ时，置喷枪于离试管底部１０ｍｍ处，将喷枪开至３档（注：喷枪１档为完全关闭，２档为进气端阀门开启、进料端阀门关闭，３档为进气端及进料端阀门同时开启），持续２ｓ左右．随后调整喷枪至２档，使喷枪距试管底部１０～４０ｍｍ范围以１０ｍｍ·ｓ－１速度移动，吹干试管底部．（６）喷涂后将试管倒置，在室温下自然干燥．图２喷涂系统第５期李享，等：壁面浸润性对液滴撞击液面行为的影响３５
电镜照片中颗粒（亲水性纳米二氧化硅）在表面非均匀分布，测得的静态接触角ｑ＝５．４°±２．０ｏ．图３（ｂ）中，表面为一层致密的薄膜，测得的静态接触角ｑ＝９８．８°±３．２°．图３（ｃ）中，疏水性纳米二氧化硅在表面均匀分布，测得的静态接触角ｑ＝１４６．５°±７．３°．（ａ）：超亲水试管，接触角５．４°±２．０°；（ｂ）：疏水试管，接触角９８．８°±３．２°；（ｃ）：超疏水试管，接触角１４６．５°±７．３°．图３ＳＥＭ照片及接触角１．２实验装置液滴撞击液面现象的可视化实验系统如图４（ａ）所示，系统由液滴发生器、３维平移台、高速摄影机（ＩＤＴ，ＭｏｔｉｏｎＰｒｏＹ４）以及ＬＥＤ光源（贝阳，ＬＥＤ－６００ＡＩＩＩ）组成．ｄ表示液滴直径，Ｄ表示试管内径，ｈ表示液滴离开针头时刻液滴下沿与试管液面接触线的垂直高度．取Ｄ为１０，１３ｍｍ，ｄ为２，３，４ｍｍ，ｈ为５０～９００ｍｍ，ＬＥＤ光源功率为３０Ｗ，高速摄影的采集频率为４０００帧·ｓ－１．为了保证实验过程中液滴落点位于试管中心，笔者巧妙使用镜子校准落点．如图４（ｂ）所示，在试管的一侧放置一面镜子，其放置方向与高速摄影机拍摄方向成角度ａ，试管与镜子的垂直距离为ｌ．ｌ与ａ的值不宜过大，否则图像一侧清晰，一侧模糊，建议ａ小于１５ｏ．左右调节试管，使落点位于直线ＡＢＣ．基于镜像位置Ａ′，Ｂ′，Ｃ′与实际位置Ａ，Ｂ，Ｃ的关系，调节试管前后位置．例
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用软模板和紫外光固化技术制备超疏水表面[J]. 刘斌,傅叶勍,阮维青,和亚宁,王晓工. 高分子学报. 2008(02)
本文编号：2926210
【文章来源】：安徽大学学报(自然科学版). 2019年05期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１液滴撞击液面的３种类型表面制备和实验装置
滴撞击固体表面有决定性影响［１９－２１］，笔者则研究液滴撞击不同浸润性壁面限制下有限液面的行为（见图１（ｃ））．图１液滴撞击液面的３种类型１表面制备和实验装置１．１表面制备及表征实验需要制备３种不同浸润性（超亲水、疏水和超疏水）内壁的试管．制备过程如下：（１）将待处理的试管先后放入丙酮和无水乙醇，然后置于超声波清洗器清洗３ｍｉｎ．（２）将清洗后的试管用去离子水冲洗，氮气吹干．（３）将气泵、压力桶及长管喷枪按图２组装．（４）对要制备的表面，分别按表１配置喷涂溶液．（５）将喷涂溶液倒入压力桶，密封．开启气泵，待压力桶压力达到０．２ＭＰａ时，置喷枪于离试管底部１０ｍｍ处，将喷枪开至３档（注：喷枪１档为完全关闭，２档为进气端阀门开启、进料端阀门关闭，３档为进气端及进料端阀门同时开启），持续２ｓ左右．随后调整喷枪至２档，使喷枪距试管底部１０～４０ｍｍ范围以１０ｍｍ·ｓ－１速度移动，吹干试管底部．（６）喷涂后将试管倒置，在室温下自然干燥．图２喷涂系统第５期李享，等：壁面浸润性对液滴撞击液面行为的影响３５
电镜照片中颗粒（亲水性纳米二氧化硅）在表面非均匀分布，测得的静态接触角ｑ＝５．４°±２．０ｏ．图３（ｂ）中，表面为一层致密的薄膜，测得的静态接触角ｑ＝９８．８°±３．２°．图３（ｃ）中，疏水性纳米二氧化硅在表面均匀分布，测得的静态接触角ｑ＝１４６．５°±７．３°．（ａ）：超亲水试管，接触角５．４°±２．０°；（ｂ）：疏水试管，接触角９８．８°±３．２°；（ｃ）：超疏水试管，接触角１４６．５°±７．３°．图３ＳＥＭ照片及接触角１．２实验装置液滴撞击液面现象的可视化实验系统如图４（ａ）所示，系统由液滴发生器、３维平移台、高速摄影机（ＩＤＴ，ＭｏｔｉｏｎＰｒｏＹ４）以及ＬＥＤ光源（贝阳，ＬＥＤ－６００ＡＩＩＩ）组成．ｄ表示液滴直径，Ｄ表示试管内径，ｈ表示液滴离开针头时刻液滴下沿与试管液面接触线的垂直高度．取Ｄ为１０，１３ｍｍ，ｄ为２，３，４ｍｍ，ｈ为５０～９００ｍｍ，ＬＥＤ光源功率为３０Ｗ，高速摄影的采集频率为４０００帧·ｓ－１．为了保证实验过程中液滴落点位于试管中心，笔者巧妙使用镜子校准落点．如图４（ｂ）所示，在试管的一侧放置一面镜子，其放置方向与高速摄影机拍摄方向成角度ａ，试管与镜子的垂直距离为ｌ．ｌ与ａ的值不宜过大，否则图像一侧清晰，一侧模糊，建议ａ小于１５ｏ．左右调节试管，使落点位于直线ＡＢＣ．基于镜像位置Ａ′，Ｂ′，Ｃ′与实际位置Ａ，Ｂ，Ｃ的关系，调节试管前后位置．例
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用软模板和紫外光固化技术制备超疏水表面[J]. 刘斌,傅叶勍,阮维青,和亚宁,王晓工. 高分子学报. 2008(02)
本文编号：2926210
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