两组分液滴在超疏水表面上的蒸发与沉积动力学的研究

发布时间：2021-04-17 00:06

　　本文采用实验探究、理论分析和数值模拟相结合的方法,对含不同乙醇浓度的两组分胶体液滴在超疏水表面上蒸发和沉积的动力学过程进行研究。通过系统的实验,分析了液滴的接触半径、接触角和蒸发速率随时间的演化规律,并与现有理论模型进行对比。实验结果表明蒸发行为主要受液滴内乙醇浓度的影响:低乙醇浓度时,液滴的蒸发速率较慢且趋于常接触角（CCA）模式;高乙醇浓度时,液滴的蒸发速率较快且趋于常接触半径（CCR）模式。环境湿度主要影响液滴的蒸发速率（湿度越高,蒸发速率越慢）,但对蒸发模式的作用较小。鉴于乙醇和水在环境中挥发性的差异极为明显,蒸发速率是探究两组分液滴在不同阶段蒸发成分的重要方式。使用现有模型对实验数据进行拟合,发现两组分液滴在前期主要为挥发性较强的乙醇在蒸发,到了后期,液滴的主要蒸发成分为水。胶体微球沉积的动力学行为是本文的另一项主要研究内容,利用三维表面形貌仪和扫描电子显微镜对胶体微球在超疏水表面上的沉积方式进行表征,并使用彩色相机拍摄了胶体微球的沉积过程。研究结果表明:在无乙醇的情况下,多数胶体微球在蒸发后期会浮于水滴顶部并最终以二维饼状结构的形式沉积,在乙醇浓度较低的情况下则会形成液体弹... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

固体表面上液滴的两种润湿方式

图 1-1 固体表面上液滴的两种润湿方式润湿的情况下，液气界面与固液界面间会形成如图 1-2 所示ng在1805年给出了理想光滑的固体表面上液滴的接触角与界面cos SV SLELV 90 时，我们认为表面是亲水的；当 90 时，表面是疏水的面具有超疏水的特性。

实际的润湿过程中，并不是简单的增加表面的粗糙度便可以增大或减小液Wenzel 模型只是单纯的考虑了液体完全浸入微结构之内的情况，没有很度对润湿性的影响。Cassie 和 Baxter 提出了一种新的模型，他们将具有粗面设想为原表面材料与微结构间气穴共同组成的复合材料表面[16]，由此，式为：*1 1 2 2cos f cos fcos （1f 和2f 分别是这两种复合材料各自所占总体表面的分数，1 和2 分别是料上液滴的杨氏接触角。考虑到部分材料是空气的状况，式（1-4）可转化 *cos cos 1 1 S L Ef （S -Lf 为固液接触面积比，由固液实际接触面积除以固液表观接触面积得到。这两种润湿模式下的示意图。


本文编号：3142421