国家自然科学基金(51176123)
- 作品数：11 被引量：40H指数：4
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- 相关领域：理学化学工程一般工业技术动力工程及工程热物理更多>>
- 液滴撞击微结构疏水表面的动态特性被引量：12
- 2016年
- 对去离子水滴撞击不同几何尺寸显微结构方柱和方孔状疏水表面的动态特性进行了研究。结果表明:当液滴以不同速度撞击微方柱疏水表面时,液滴展现铺展和回缩过程,且随着韦伯数(We数)增大,最大铺展直径增大,并伴随卫星液滴出现,但到达最大铺展直径的时间一致;而当液滴以相同的速度(We数相同)撞击间距不同的微方柱疏水表面时,液滴的最大铺展直径随着间距的增大而减小,且铺展过程会液滴浸润状态变得不稳定,发生由Cassie向Wenzel状态的浸润转变。当微方柱间距较小时,液滴受到的黏附功越小,越易发生向Cassie状态的转变;液滴撞击微方孔疏水表面时,液滴以规则的圆环状向外铺展和回缩,最后呈现近似规则的椭球状,不会发生向Wenzel状态的浸润转变,利用建立的物理模型对前述现象进行了分析。
- 施其明贾志海林琪焱
- 关键词：水滴显微结构
- 粗糙表面振动液滴的浸润状态转变特性被引量：4
- 2015年
- 利用疏水/超疏水表面获得滴状冷凝进而提高冷凝器传热系数是目前冷凝器强化传热的重要方法。然而,由于冷凝形成的液滴呈黏性极强的Wenzel状态,在重力作用下很难脱落,使得冷凝传热性能尤其在低冷凝负荷时并不能得到显著提高。研究表明:对粗糙表面施加垂直振动,可观察到其表面上液滴浸润状态的转变。今利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底采用光刻技术制备了方柱状和方孔状粗糙表面,对振动作用下Wenzel状态液滴的浸润状态转变特性进行了对比研究。结果表明,在一定的频率和振幅下,微方柱状表面的Wenzel状态液滴可以发生向Cassie状态转变,而方孔状表面的液滴则依然保持Wenzel状态。分析认为,在振动作用下粗糙表面Wenzel液滴能否向Cassie状态转变和其表面微观几何结构密切相关,气液固界面三相接触线的连续性是影响液滴浸润状态转变的重要指标,结合表面物理化学和液滴动力学,建立了物理模型对该现象进行了分析。
- 贾志海雷威贺吉昌蔡泰民
- 关键词：振动
- 高温梯度锯齿表面液滴运动特性
- 2019年
- 利用铝片制备了不同高度、倾角由小到大连续变化的梯度锯齿表面,采用高速摄影技术对高温梯度锯齿表面自推进液滴的运动行为进行了探讨,并和常规锯齿进行了比较。结果发现:液滴可以在一定温度梯度锯齿表面发生由锯齿倾角小的方向往倾角大的方向的定向运动,并且运动的加速度和锯齿高度以及锯齿表面温度有关;随着锯齿高度的增加,液滴运动的平均加速度呈逐渐减小的趋势;而随着锯齿表面温度的增高,液滴的平均加速度则经历从减小到增大的两个阶段。
- 张涛贾志海陈梦谣费媛媛
- 关键词：液滴
- 振动诱导微结构粗糙表面水滴Wenzel-Cassie状态转变特性被引量：7
- 2014年
- 以聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底采用光刻蚀技术制备了微方柱结构粗糙表面。采用高速摄影对液滴在垂直振动作用下的动态浸润状态进行了图像采集。通过对水滴振动过程中的动态浸润特性分析,研究了粗糙表面水滴的Wenzel-Cassie浸润状态转变特征。结果表明,对于一定尺寸的Wenzel状态水滴,只有当施加的振动能量超过某一阈值时,微方柱粗糙表面Wenzel状态液滴才可以发生向Cassie状态的完全转变,且存在发生Wenzel-Cassie浸润转变的阈值范围;此外,当外加振动频率和液滴固有频率一致时,即在共振频率时,液滴发生Wenzel-Cassie状态转变需要的能量最小。外加振动频率偏离液滴固有频率越远,发生Wenzel-Cassie状态转变需要的能量最大。基于表面化学和振动力学理论,建立了液滴发生Wenzel-Cassie转变时的物理模型。
- 贾志海雷威贺吉昌蔡泰民
- 关键词：振动水滴
- 倾斜微结构疏水表面液滴的滞后特性被引量：3
- 2014年
- 倾斜微结构疏水表面液滴的滞后特性包括接触角滞后和滚动角。目前,具有较高精度的微结构疏水表面滚动角模型是以理想液滴形状为计算基础,忽略了重力、接触角滞后以及能垒引起的变形。本文以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底,制备了方柱状微结构疏水表面,考虑疏水表面微观结构以及液滴大小两方面的因素,研究了倾斜微结构疏水表面液滴的滞后特性。从力和能量的角度对其影响机理进行了分析,通过滚动角理论值与实际值的比较发现,微方柱间距较大时,接触角滞后和能垒对滚动角影响显著,证实了该分析的合理性,为研究更加精确的滚动角模型奠定了理论基础。
- 蔡泰民贾志海贺吉昌雷威
- 关键词：微尺度能垒受力分析
- 微纳米疏水结构表面纳米流体的动态行为被引量：1
- 2018年
- 以荷叶作为二级微纳米结构表面，对纳米流体在荷叶表面上的动态行为特性进行了研究。通过控制垂直振动台施加能量，驱动液滴在微纳米结构表面运动。由高速摄影捕捉图片，发现在液滴受迫振动过程中，在一定的振动频率（30～90Hz）和振动幅值（0．2～2．0mm）下，液滴会从微纳米结构表面跃起而脱离，即液滴在微纳米结构表面运动过程中，液滴的浸润状态发生了向Cassie（液滴悬浮在表面微结构上）状态的转变。此外，由于施加的外界振动频率不同，液滴的振动模式阶数j出现j=3／2向j=2的转变。结合实验以及液滴固有频率模型，发现振动液滴在共振频率（40Hz）时发生脱离所需能量最小（0．39mm）。通过对液滴三相接触线进行力学分析，得到了液滴在共振时发生浸润状态转变的力学特征。
- 张志韬贾志海
- 关键词：液滴振动
- 超疏水表面液滴的冷凝成长特性研究被引量：1
- 2014年
- 利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底采用光刻技术制备了微方柱状超疏水表面,分析了冷凝条件下超疏水表面液滴的冷凝生长特征,发现液滴的生长过程可分为微液滴成核冷凝独立生长、冷凝微液滴合并生长以及大液滴生长3个阶段。超疏水表面初始合并的液滴呈Wenzel-Cassie状态和Wenzel状态,随着冷凝液滴的成长,液滴的液-固接触面积与粗糙结构表面的表观面积之比f随着冷凝液滴尺寸的增大而增大,Wenzel-Cassie状态向完全Wenzel状态转变。最后分析了超疏水性破坏的原因。
- 贺吉昌贾志海雷威蔡泰民
- 关键词：超疏水表面冷凝浸润性
- 规则微观结构粗糙表面浸润性研究被引量：2
- 2013年
- 制作了4组具有不同规则微观结构、粗糙度为1.2～2.0的粗糙表面,并测量了各个粗糙表面的表观接触角。而后将各组粗糙表面的接触角测量值与Wenzel模型预测值和Cassie模型预测值进行比较,分析了影响各个粗糙表面浸润特性的因素。发现孔状微观结构的粗糙表面与柱状微观结构的粗糙表面的浸润性有很大区别,不同的微观结构导致液体侵入微结构内部程度的不同是引起此区别的主要原因,进而针对这两种不同微观结构的粗糙表面提出了新的预测值计算公式。
- 吉肖贾志海蔡小舒
- 关键词：浸润性
- 微结构疏水表面的液滴浸润特性被引量：3
- 2015年
- 以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底采用光刻蚀法制备了具有不同粗糙度的微方柱结构疏水表面,研究了微结构疏水表面的液滴浸润特性.结果表明,微方柱高度对表观接触角影响很小,但会显著影响疏水表面液滴浸润状态的稳定性,当微方柱边长和间距一定时,存在一个临界高度,当微方柱高度大于该临界值时,液滴具有良好的稳定性.通过对不同温度下疏水表面液滴浸润状态的研究表明,在露点温度至环境温度区间内,随着温度的增加,表观接触角呈增大趋势;在环境温度至沸点温度区间内,随着温度的升高,表观接触角呈减小的趋势.研究认为,合理的微结构尺寸和应用环境温度对液滴浸润状态的稳定具有重要意义.
- 王刚贾志海贺吉昌雷威蔡泰民
- 关键词：微结构疏水表面接触角
- 高温锯齿表面自推进液滴的动态特性被引量：5
- 2017年
- 利用铝片制备了不同倾角和高度的锯齿状结构表面,采用高速摄影仪对高温锯齿状表面自推进液滴的动态行为特征进行了研究.结果表明,液滴在锯齿结构表面随温度变化会呈现不同的动态行为,只有当表面温度达到Leidenfrost温度时,才会形成稳定的Leidenfrost液滴和自推进现象.对于一定几何尺寸的锯齿状结构表面,随着其表面温度的升高,自推进液滴的初始加速度先增大然后减小,即液滴存在最大加速度及其对应的最佳温度值.此外,在相同温度的不同锯齿状结构表面,当锯齿高度相同时,锯齿倾角对液滴加速度影响显著,锯齿倾角越大,液滴自推进加速度越大,并且液滴自推进加速度和温度的变化关系与液滴体积无关.建立了模型对高温表面液滴自推进现象的动态特征进行了机理分析.
- 朱海涛贾志海
- 关键词：液滴加速度
