仿生纳米结构聚丙烯表面冷凝微液滴和撞击水滴的动态行为

发布时间：2022-07-20 11:22

　　液滴与固体表面的相互作用是一种常见的现象,以自然界生物表面纳米结构为灵感,设计具有高效冷凝微液滴自移除（CMDSP）功能的超疏水表面具有重要的意义。本学位论文参照蝉翼表面纳米柱结构,以阳极氧化铝（AAO）作为模板,通过注射压缩技术（ICM）成型聚丙烯（PP）复制物并表征其表面的CMDSP行为和水滴撞击行为,从静态和动态两方面探究了复制物表面的防冻粘特性。以AAO-500^#作为模具模板,通过ICM技术成型具有高效快速CMDSP功能的PP-500^#复制物。该复制物表面较好地复制了AAO模板的纳米孔结构,有较小的润湿状态能量比（E^*≈0.43）和较低的固-液接触面积分数（φ_s≈0.025）。可以在复制物表面观察到明显的液滴跳跃和液滴扫掠行为,在表面上的冷凝微液滴直径大多数在20μm以下,液滴直径约为15μm时能够较容易发生自移除行为。通过分析液滴跳跃过程中的能量变化,推导出计算两个液滴合并产生弹跳速度的公式。冷凝测试开始不久（18 s）可以观察到几个液滴合并触发的扫掠行为,之后扫掠的距离会越来越长（>... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 冷凝液滴自移除行为研究
        1.1.1 自然界生物表面液滴自移除现象
        1.1.2 人工制备冷凝液滴自移除功能表面
        1.1.3 CMDSP表面的相关应用
    1.2 水滴撞击稳定性
    1.3 尚存在的问题与不足
第二章 研究内容、实验设备和测试仪器
    2.1 论文研究内容及意义
        2.1.1 研究内容
        2.1.2 研究意义
    2.2 实验设备和原料
        2.2.1 实验设备
        2.2.2 实验原料
    2.3 测试仪器
第三章 纳米结构聚丙烯表面的冷凝微液滴自移除行为
    3.1 冷凝微液滴自移除表面的结构选择及AAO模板选用
        3.1.1 PP高效冷凝微液滴自移除表面的结构选择
        3.1.2 AAO模板的选用
        3.1.3 AAO模板
    3.2 样品的制备与表征
        3.2.1 AAO模板的修饰及润湿性能
        3.2.2 PP复制物的制备
        3.2.3 性能表征
    3.3 PP复制物表面的结构和冷凝微液滴自移除行为
        3.3.1 表面结构和润湿性能
        3.3.2 冷凝微液滴自移除行为分析
    3.4 冷凝微液滴自移除现象机理分析
    3.5 纳米柱高度对PP复制物表面冷凝微液滴自移除性能的影响
        3.5.1 PP复制物表面结构
        3.5.2 静态润湿性能
        3.5.3 冷凝现象
    3.6 本章小结
第四章 纳米结构聚丙烯表面的撞击水滴动态行为
    4.1 水滴撞击测试
    4.2 不同We数下水滴撞击行为
        4.2.1 水滴撞击行为
        4.2.2 水滴撞击分析
        4.2.3 撞击水滴形态分析
    4.3 高We数下的水滴撞击
    4.4 倾斜表面的水滴撞击行为
        4.4.1 水滴撞击行为
        4.4.2 水滴撞击分析
    4.5 纳米柱高度对水滴撞击行为影响
        4.5.1 水滴撞击测试
        4.5.2 水滴撞击分析
    4.6 本章小结
第五章 纳米结构聚丙烯表面的防冻粘特性
    5.1 静态防冻粘特性
        5.1.1 结冰时间
        5.1.2 冰黏附强度
        5.1.3 机理分析
    5.2 动态防冻粘特性
        5.2.1 低温下PP复制物表面的润湿行为
        5.2.2 低温下水滴撞击行为
        5.2.3 低温表面的接触时间
        5.2.4 低温表面的水滴形态分析
    5.3 本章小结
结论与展望
    主要结论
    创新性成果
    研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3663906