超疏水表面液滴的冷凝成长特性研究

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。     

振动诱导微结构粗糙表面水滴Wenzel-Cassie状态转变特性

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。     

"工程热力学"课程网络教学开发

本文阐述利用Dreamweaver MX 2004及相关软件制作"工程热力学"教学网站的过程.在静态网页技术的基础上,充分利用Dreamweaver MX 2004进行了网页的设计制作,将"工程热力学"课程以丰富多彩的网页形式充分展现出来,为网络远程教学提供了具体实例.本文制作的所有相关网页以及一些相关资料,可由Web站点对外发布.     

“工程热力学”课程网络教学开发

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粗糙表面振动液滴的浸润状态转变特性

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。     

倾斜微结构疏水表面液滴的滞后特性

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。