异形微结构表面润湿特性数值研究

目的 通过表面异形微结构设计实现低表面能有机工质的润湿性调控。方法 运用VOF模型针对不同表面能工质液滴在多种异形微结构表面的润湿情况进行仿真研究，着重分析了微结构构型、微结构间距、宽度等几何参数尺寸对液滴润湿行为的影响，提出了微结构表面实现润湿状态转变的临界判别准则。结果 研究发现单层双折返微结构疏液性能远优于单层单折返和单层柱形微结构表面，可以在不依赖表面化学的情况下，实现本征接触角为5°的低表面能工质的超疏水状态。单层柱形微结构在间距100～250μm时，临界本征接触角大于90°。单层单折返微结构在间距100～250μm时，临界本征接触角大于19°。双层异形微结构疏液性明显低于单层异形微结构。结论 相较于单层柱形微结构和单层单折返微结构，单层双折返微结构可以实现对低表面能工质的排斥，液滴在异形微结构间距较大、宽度较小的条件下，也能保持良好的超疏水性。双层异形微结构由于结构尺寸较小，毛细力作用显著，表面疏液性能仅与上层微结构有关，下层结构的能量壁垒失效。除此之外，基于研究内容，利用异形微结构润湿性差异，提出了可实现低表面能液滴定向运输的异形微结构表面。