基于飞秒激光制备润滑表面用于水下气泡多样性操控的研究

发布时间：2021-05-17 22:39

　　飞秒激光具有的超强和超快特性可使它广泛地应用于微纳加工领域,而固/液/气三相润湿性是表界面科学的重要分支之一。近年来,将飞秒激光微加工结合到仿生功能表面领域成为一个热点。本文主要研究飞秒激光制备的功能表面对水下气泡润湿性调控以及气泡行为操控上的影响,实现了水下气泡各向同性、各向异性滑动,以及对气泡滑动/静止的原位操控,在未来微流体、微反应领域有重要应用。全文内容主要包含以下几部分:（1）具有特殊气泡润湿的功能材料对水下气泡的行为起着重要的控制作用,受天然猪笼草启发,我们用飞秒激光制备并设计一个大面积的润滑油灌注的润滑表面（LSS）。润滑表面气泡的输送速度与润滑油的表面张力密切相关,表面张力越低,滑动速度越快。在此基础上,我们制备LSS轨迹来引导气泡运动,实现气泡融合操作,同时可以实现气泡在三维LSS上运动。最后,使用大面积LSS气体捕集器用于水下气泡捕获,输出泵的输出空气量为～3.4?8)4)9)^-1,捕获器捕获效率超过90%。这一发现揭示了水下气泡和LSS表面之间有意义的相互作用,加速了气泡光滑表面在水下易燃气体收集中的应用。（2）目前在润滑表面研究主要集中在气... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的来源和研究意义
    1.2 润湿性的理论基础
        1.2.1 接触角
        1.2.2 滚动角(滑动角)
        1.2.3 润湿模型
        1.2.4 润滑表面(Slippery Surface)的浸润性
    1.3 论文研究背景
        1.3.1 气泡在光滑表面操控的研究意义
        1.3.2 气泡在光滑表面操控的国内外研究现状
    1.4 论文的研究内容
第二章 飞秒激光加工系统及样品的加工过程
    2.1 飞秒激光系统简介
    2.2 加工光路系统
    2.3 软件控制系统
    2.4 激光与物质作用机理
    2.5 PDMS表面微槽的制备
        2.5.1 待加工样品
        2.5.2 加工样品工艺流程
        2.5.3 激光参数对结果的影响
    2.6 本章小结
第三章 基于飞秒激光制备的光滑表面用于水下气泡收集的研究
    3.1 LSS制备过程中润湿性转换理论
    3.2 LSS表面的加工策略及工艺过程
    3.3 气泡在LSS上滑动的量化研究
    3.4 气泡的多维滑动及应用
        3.4.1 气泡在LSS表面上的二维运动
        3.4.2 气泡在LSS表面的三维运动
        3.4.3 水下气泡收集
    3.5 本章小结
第四章 基于飞秒激光制备微槽表面实现气泡各向异性调控
    4.1 气泡各向异性调控的实施策略
    4.2 各向异性的物理机制
    4.3 影响各向异性因素的探究
        4.3.1 油膜厚度对各向异性的影响
        4.3.2 基底结构参数对各向异性的影响
    4.4 光滑微槽表面的适用性
    4.5 气泡各向异性滑动的展示
        4.5.1 气泡在平面上的各向异性滑动
        4.5.2 气泡在曲面上的各向异性滑动
        4.5.3 气泡的合并实验
    4.6 本章小结
第五章 基于飞秒激光制备动态响应界面材料用于气泡操控
    5.1 动态响应界面的制备及气泡控制实施策略
    5.2 物理机制分析
    5.3 气泡动态响应的量化研究
    5.4 气泡运动与停止的动态响应展示
    5.5 动态响应界面的适用性
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 文章内容总结
    6.2 文章主要创新点
    6.3 未来研究方向展望
参考文献
攻读硕士期间获得的学术成果



本文编号：3192583