纳米炭纤维的表面润湿行为

采用动态渗透法研究了不同结构的纳米炭纤维(Carbonnanofibers,CNF)表面润湿性以及在不同溶剂中润湿性的变化和表面改性对其润湿性的影响。结果表明,生长条件如催化剂组成、碳源等对CNF的表面性质有显著影响,并最终决定其在溶剂中的润湿能力。以Fe/γ-Al2O3为催化剂,以C2H4为碳源得到的CNF在水中的润湿性能最差;而以Ni/γ-Al2O3为催化剂,CO为碳源得到的CNF在环己烷中的润湿性能最好。CNF在不同溶剂中的相对接触角测定表明CNF是一种表面非极性较强的材料。设CNF在润湿性能最好的环己烷中的接触角为0°,则CNF在水,丙酮,乙醇中的相对接触角分别为81.6°,45.2°,24.8°。不同的表面改性手段可对CNF的表面性质进行调变以控制其在不同溶剂中的润湿行为。在浓硝酸中液相氧化可提高其对水溶液和环己烷的润湿性能;在氩气中的高温热处理可提高其对水溶液的润湿性能,但降低了对环己烷的润湿能力;而在过氧化氢溶液中的处理则同时降低了对水溶液以及环己烷的润湿能力。     

阳极氧化铝合金-环氧树脂动态润湿行为

对铝合金板材进行了磷酸阳极化表面处理,采用电子显微镜观察了铝合金表面形貌,采用量重法测试了铝合金/环氧树脂动态接触角,研究分析了阳极化电压与时间、浸润速度等对铝合金/环氧树脂动态润湿行为的影响。结果表明,氧化电压保持20 V不变,随着氧化时间延长,动态接触角先大幅减小然后缓慢增加;氧化时间保持20 min不变,随着氧化电压上升,动态接触角先减小后增加;阳极氧化工艺参数20 V/30min处理的铝合金板具有最小前进接触角68.63°与后退接触角10.22°,相比未处理铝合金/环氧树脂前进与后退接触角分别减小18.89和25.1°;增加铝合金浸入树脂的速度,接触角增大。     

液态金属汞在硅片表面的润湿行为研究

针对常温下的液体在固体表面的润湿行为研究。以液态金属汞为研究对象,采用真空等离子体刻蚀工艺制备不同表面形貌的硅片,研究不同硅片的润湿行为,并探究了液滴体积对润湿性的影响。利用金相电子显微镜、白光干涉三维形貌仪以及接触角测量仪分别对不同硅片的表面形貌、表面粗糙度以及润湿行为进行了测量与表征。结果表明:当液滴体积相同时,随硅片表面粗糙度Sa增大,接触角增大;当液滴体积为1μL,表面粗糙度为257.01μm时,测得静态接触角达到最大,为158.3°;而在同一形貌的硅片表面,当液滴体积由1增加到4μL时,硅片表面的接触角呈现逐渐减小的趋势,在致密的网状结构硅片表面,接触角减小的幅度最大,达到11.6°。为今后研究汞在不用材料表面的润湿行为具有一定的参考意义。     

微结构表面润湿模式转换的实验研究

采用等离子体刻蚀技术及表面硅烷化处理制备了一组硅基方柱阵列样品,测量了其表面与水的表观接触角,简要分析了表面微结构几何参数对润湿模式转换的影响,探讨了方柱阵列微结构表面发生润湿模式转换的原因.结果表明,微结构表面润湿模式转换受微结构几何参数的影响,原因是微结构几何参数的改变会引起表面上的液滴能量的变化,最终导致液滴的润湿状态发生变化.     

液态金属汞在硅片表面的润湿行为研究北大核心CSCD

针对常温下的液体在固体表面的润湿行为研究。以液态金属汞为研究对象,采用真空等离子体刻蚀工艺制备不同表面形貌的硅片,研究不同硅片的润湿行为,并探究了液滴体积对润湿性的影响。利用金相电子显微镜、白光干涉三维形貌仪以及接触角测量仪分别对不同硅片的表面形貌、表面粗糙度以及润湿行为进行了测量与表征。结果表明:当液滴体积相同时,随硅片表面粗糙度Sa增大,接触角增大;当液滴体积为1μL,表面粗糙度为257.01μm时,测得静态接触角达到最大,为158.3°;而在同一形貌的硅片表面,当液滴体积由1增加到4μL时,硅片表面的接触角呈现逐渐减小的趋势,在致密的网状结构硅片表面,接触角减小的幅度最大,达到11.6°。为今后研究汞在不用材料表面的润湿行为具有一定的参考意义。     

单一玻璃纤维/树脂润湿过程分析及动态接触角的Wilhelmy法测量

基于Wilhelmy法,组建了纤维/树脂动态润湿测量系统,研究了单一玻璃纤维/树脂的动态接触角测量方法,分析了润湿过程及其特征。结果表明,单一ECT玻璃纤维/CYD128环氧树脂润湿体系为混合润湿,其动态接触角的适宜测量参数为:浸入速度0.03mm/s,检测阈值0.08mg,浸入深度1.5mm。     

交流作用下液滴在派瑞林薄膜表面的润湿特性研究

针对微流系统中液滴精确操控的问题,本文基于能量最低原理和正交实验设计,对比分析了交流电压、介电层厚度、交流电频率等因素对氯化钠液滴在派瑞林薄膜表面电润湿行为的影响。经理论分析与实验测试,结果表明:在同一厚度的派瑞林薄膜表面,接触角会随着交流电压的增加呈抛物线减小的变化趋势,直至趋于饱和;薄膜厚度在0.5~5μm范围内变化时,饱和电压会随着厚度的增加成线性关系逐渐升高,由25增至65 V;当交流电频率由50增至500 Hz时,饱和电压会随着频率的升高而呈反比例函数关系逐渐降低,不过升高交流电频率,氯化钠液滴的三相接触线处会诱发动力学失稳;而当氯化钠液滴的固有频率与交流电频率比较接近时,液滴会在派瑞林薄膜表面引起共振。     

用透过高度法测定粉体的润湿接触角

根据Washburn方程,采用透过高度法,自行设计了简单的实验装置,提出了相对润湿接触角（RWCA）的概念,测定了4个超细ZrO4粉体的润湿接触角。     

Mn对熔融Zn-Mn合金与X80钢润湿行为的影响

研究了锌液中0.1%~0.5%(质量分数)Mn对X80钢表面润湿行为的影响。采用改良座滴法获得了450℃时Zn-Mn合金的接触角,通过SEM/EDS观察分析样品表面及界面的组织结构,研究了Zn-χMn(χ=0.1~0.5)合金与X80钢基板的润湿行为和界面反应。结果表明：锰元素对锌合金与钢基体间的润湿性反应起到正吸附作用。在450℃时,当熔体中的锰含量为0.1~0.5时,Zn-χMn合金与钢基间的润湿接触角从85°减小到62°。锌合金熔体/X80钢属于反应性润湿体系,生成的界面产物由FeZn₁₀(δ)、FeZn₁₃(ζ)和Fe₃Zn₁₀(Γ)/Fe₅Zn₂₁(Γ₁)相组成,润湿行为受锌合金界面反应影响。在铺展三相线前沿存在前驱膜,前驱膜的出现能够促进润湿。     

超疏水表面微纳结构设计与制备及润湿行为调控(Ⅱ)

超疏水表面因其优异的自洁排水性能可望在高科技领域和日常生活等方面有美好的应用前景。目前通过对荷叶表面微纳结构仿生已达到在亲水材料上制备超疏水表面的准商业化水平。然而,超疏水表面现有制备方法一般都工艺复杂和费用高昂,同时其超疏水性与其他材料性能很难相容,限制了其实际应用。对此,特别需要深入理论研究,优化设计表面微纳结构,同时充分利用外界作用调控其润湿行为,实现其在某些高科技领域的率先应用。针对超疏水表面研究的这些关键问题,重点评述了当前超疏水表面理论研究特别是表面几何设计方面的最新进展,总结了目前国内外制备超疏水表面的流行技术方法,进而讨论了利用外界作用调控超疏水行为的可能性。     

剑麻纤维表面特性及其浸润行为

采用Weibull统计分布方法量化了剑麻纤维的横截面积, 并考虑液体在剑麻纤维中空结构中的芯吸质量, 发展了基于Wilhelmy吊片法原理测试剑麻纤维与液体动态接触角的表征方法。在此基础上, 分析了不同表面处理方法对剑麻纤维微观结构、 表面化学组成、 表面能及其色散、 极性特性的影响规律, 并测试了剑麻纤维与E51环氧树脂的浸润性。结果表明: NaOH、 阻燃剂处理使剑麻纤维表面极性官能团增加, 纤维的表面能极性分量增加显著; 硅烷处理增加了剑麻纤维表面的极性基团含量, 但使其极性分量减小, 表面能略有下降; 并且剑麻纤维与E51树脂的浸润性与其极性比匹配特性密切相关。     

金属熔液对氧化镁陶瓷润湿行为研究进展

MgO陶瓷因各种优异性能在轻质高强的金属基复合材料、电子封装材料和涂层材料领域都具有广阔的应用前景,然而研究金属熔液对MgO陶瓷的润湿性是MgO陶瓷能否成功应用于这些领域的基础所在,因此研究金属熔液对MgO的润湿性就显得极为重要.本文通过综述Al/MgO陶瓷反应体系、Mg/MgO陶瓷非反应体系以及其它金属包括稀有金属、贵金属与MgO陶瓷润湿行为的研究进展,将各种金属熔液对于MgO陶瓷的润湿行为分为反应型润湿金属、非反应型润湿金属和非反应型难润湿金属等类型.此外还讨论了目前金属熔液与MgO陶瓷润湿行为研究中尚为存在的一些问题与争论,为金属熔液与MgO陶瓷润湿行为理解的进一步深入提供了支持.     

Dynamics of Drop Coalescence on a Surface: The Role of Initial Conditions and Surface Properties

An investigation of the coalescence of two water drops on a surface is presented and compared with drop spreading. The associated capillary numbers are very low (< 10⁻⁵). The drops relax exponentially towards equilibrium. The typical relaxation time t_c decreases with contact angle. t_c is proportional to the drop size R, thus defining a characteristic velocity U^* = R/t_c. The corresponding U* values are smaller by many orders of magnitude than the bulk hydrodynamic velocity (U = σ /η, with σ the gas–liquid surface tension and η the viscosity). The dynamics of receding (coalescence) and spreading motion is found to be of the same order when coalescence or spreading is induced by a syringe. The dynamics of coalescence induced with the syringe deposition is systematically faster by an order of magnitude than condensation-induced coalescence. This disparity is explained by the coupling of the contact line motion with the oscillation of the drop observed for syringe deposition but absent for condensation-induced coalescence. Paper presented at the Fifteenth Symposium on Thermophysical Properties, June 22–27, 2003, Boulder, Colorado, U.S.A.     

Equilibrium and non-equilibrium wetting

The influence of mass transfer and chemical reactions on wetting has been studied using metal systems and aqueous solution systems to determine the equilibrium wetting. The influence of mass transfer on wetting has been studied using Al/Si systems and aqueous solution/NaCl systems and the influence of chemical reactions is discussed using Al/Ni systems and aqueous solution/B₂O₃ systems. The reaction products in the Al/Ni system change with temperature to NiAl₃, Ni₂Al₃ and NiAl, and the reaction product for the aqueous solution/B₂O₃ system is B(OH)₃.We also discuss the influence of relative humidity on wetting in the aqueous solution systems. The results show that the contact angle is highest under equilibrium humidity conditions.     

超疏水涂膜的研究进展

从固体表面的润湿性理论出发介绍了三种不同的接触角模型和理论方程,阐明了实现超疏水性的两个必要条件:低表面能表面和特定的细微粗糙度。同时综述了国内外制备超疏水涂膜时常用的疏水材料和制备粗糙表面的方法、动态疏水性及其应用前景。     

Development of polyurethane elastomer composite materials by addition of milled fiberglass with coupling agent

Polyurethane elastomer composites were developed using milled fiberglass and their mechanical properties were studied. In particular, the organically chemical treatment of the milled fiberglass was investigated in detail. It was demonstrated that both strength and toughness of the resulting elastomer composites were improved considerably with the addition content of fiberglass. Furthermore, it was indicated that the optimal properties can be achieved by the proper addition of milled fiberglass that was chemically treated using coupling agent.     

规则微观结构粗糙表面浸润性研究

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。     

Low-velocity impact damage response of fiberglass/magnesium fiber-metal laminates under different size and shape impactors

Low-velocity impact tests are performed on fiberglass/AZ31B-H24 magnesium fiber-metal laminates (FMLs) with various configurations in order to gain a better understanding of the effect of an impactor's features on the response of this type of FML. For that, impactors with two different shapes (hemispherical and sharp-edged) and sizes are used to impact the specimens. The impact response data, such as the deformation of the contact location and energy absorption, is obtained directly during the impact tests through the impact equipment, while mechanical sectioning was carried out to establish the extent of delaminated area and post-impact residual deformation. While the sharp-edged impactor caused the development of cracks on the metal constituent, and delamination within the specimens, the hemispherical ones imposed more influence over the residual deformation. Noticeable differences are observed in response of FML specimens made with two and three layers of magnesium, especially with respect to the energy absorption capacity. Moreover, finite-element analysis, as a major part of this study, has been employed to simulate the low-velocity impact response of FML specimens. The behavior of specimens has been simulated using the commercial finite-element code ABAQUS. The results imply that there is a good agreement between the experimental and numerical results.