接触角测试技术及粗糙表面上接触角的滞后性Ⅱ：粗糙不锈钢表面接触角的滞后性

应用躺滴法结合CCD数字影像技术研究粗糙不锈钢表面上的接触角滞后现象.结果表明:随表面粗糙度的增加,前进接触角增大,后退接触角减小,滞后性增加,且以90°的Young接触角为界,前进接触角和后退接触角随表面粗糙度的变化趋势不同;同时滞后性随液相表面张力的增加而增强.这些实验结果和观察与此前提出的滞后张力模型预测一致,实际表面接触角滞后现象的研究对于推动气液相变的诸多子过程的深入理解具有十分重要的意义.     

线张力对接触角影响的理论分析

通过引入“线张力”的概念，分别用力学和热力学的方法导出固体表面上液滴平衡时接触角应满足的条件，即对Young方程进行修正．并得到了液滴系统自由能随接触角变化的曲线，从理论上说明在理想固体表面上线张力可以造成液滴接触角的多值现象．结果表明，由液滴形变作用引起的线张力变化是影响接触角测量准确性的一个重要因素．对于深入认识线张力在液滴运动以及滴状冷凝传热过程中的作用有积极意义．     

水和乙二醇在特氟龙表面的本征接触角测量

开发了一种通过对基板施加超声振动实现对液滴本征接触角测量的新方法.通过此方法发现无论液滴是否润湿基板,当对基板施加超声振动时前进接触角显著减少,停止超声振动时接触角迅速增加.使用超声振动之前获得的前进接触角和停止超声后获得的后退接触角的值来推测液滴的本征接触角,测得水在特氟龙表面的本征接触角为(96±2)°,乙二醇在特氟龙板上的本征接触角为(75±1)°.     

化学腐蚀表面多孔管的池沸腾传热研究

本文以水为工质，研究了常压下化学腐蚀表面多孔管的池沸腾传热性能．结果表明，该表面多孔管的沸腾传热性能十分优异，在试验的沸腾温差下，表面多孔管的沸腾传热系数达光滑管的近１０培．同时综合分析了该管强化沸腾传热的机理，预测了工业应用的前景．     

薄膜表面粗糙度对内应力测量的影响初析

薄膜表面粗糙度对内应力的测量产生复杂的影响。文章通过理论分析和计算 ,得到如下结论 :表面粗糙度使得内应力的测量值小于其真实值 ;当表面粗糙颗粒可以用球体描述时 ,粗糙度对内应力测量值的影响仅取决于球状颗粒与表平面之间的接触角 ,而与颗粒的半径大小无关 ,若颗粒恰为半球体 ,内应力测量值与实际值之比为 0 .785 4;当粗糙表面轮廓线可以用正弦曲线表示时 ,上述影响则取决于正弦波的波幅和波距之比。     

粗糙表面接触热阻的分形描述

空间制冷系统对精密探测元件的冷却是通过固体接触导热实现的，在真空低温环境下，它的冷却效果取决于界面的接触热阻．为了研究真空下接触界面的传热机理及其影响因素，采用Cantor集分形理论对固体粗糙表面的拓扑形貌进行了描述，基于固体的弹塑性理论解决了塑性守恒条件下的表面粗糙度在法向载荷作用下的变形问题，推导出基于分形理论的递归接触热阻网络模型理论．同实验数据的比较表明，理论计算和实验结果吻合良好，该模型能较好地描述接触界面的传热现象．     

圆形径向梯度表面能材料表面的凝结换热系数

在均质表面上的单个球缺形液滴换热模型和液滴通用尺度分布规律的基础上，结合梯度表面能材料表面上的液滴分布和凝结换热特性，得到了圆形径向梯度表面能材料表面上的滴状凝结换热计算式．在此基础上，研究了壁面过冷度、接触角梯度、工质物性等参数对梯度表面能材料表面滴状凝结换热性能的影响．     

纳米流体池内沸腾时传热面上的吸附和烧结现象

对纳米流体池内核态沸腾进行了研究.沸腾传热面为水平加热面,基液使用蒸馏水和乙醇,纳米颗粒使用CuO和SiO2,扩散剂使用十二烷基苯磺酸钠(SDBS).实验发现:对于添加了扩散剂的水基纳米流体,在壁温超过大约112℃后,传热面上出现烧结层,沸腾实验无法继续进行;没有添加扩散剂时,传热面上有极薄的颗粒吸附层形成,表面粗糙度和固液接触角都减小,可以获得完整的核态沸腾曲线,换热特性比纯水有所降低,临界热流密度有较大增加;对于乙醇纳米流体,无论是否添加扩散剂,传热面上都没有出现烧结层.实验以扩散剂对池内核态沸腾换热表面特性的影响为研究重点,证明了壁温和扩散剂是产生传热面烧结现象的主要因素.     

接触角测试技术及粗糙表面上接触角的滞后性Ⅰ:接触角测试技术

接触角是表面物理化学中的重要参数之一。接触角测试已成为表面探测的重要技术手段,通过接触角测试可得到固液、固气界面分子相互作用的许多重要信息,诸如表面湿润性、固液界面张力、表面粗糙度、化学多相性等。本详细回顾接触角测试技术的发展历程,分析其特点,以此探讨新的实验技术。     

激光加工凹坑织构对赛龙表面润湿性的影响

为探究凹坑织构对表面润湿性的影响以及表面形貌与润湿性之间的关系,提高水润滑轴承材料表面的润湿性,以赛龙材料为研究对象,使用激光雕刻机在试样表面加工不同凹坑织构.使用接触角测量仪测量表面接触角,运用三维形貌仪和扫描电子显微镜对加工后表面形貌分别进行宏观和微观的测量及表征.选取ISO25178中部分三维参数分析表面形貌与润湿性之间的关系.建立凹坑织构几何模型,基于过渡理论分析凹坑形貌变化对表面接触角的影响机理.研究结果表明:合适的织构设计可以有效提高表面润湿性,减小接触角;织构直径和深度越大,材料表面的接触角越小;ISO25178三维参数体系中峭度、偏斜度与表面润湿性之间有较强的关联性,峭度越小,偏斜度越大,表面润湿性越好;表面接触角余弦值与粗糙度率的变化趋势一致,接触角随粗糙度率增加而降低;通过过渡模型建立了织构参数和接触角之间的函数方程,并通过拟合法对其进行了优化.     

双疏水表面润湿和传热动力学研究

为实现润湿图案化的超疏水表面在航空电子设备散热中的应用,本文对液滴撞击双疏水表面(具有疏水性图案的超疏水基质)的润湿行为和传热特性进行了分析.通过使用高速相机和红外相机,我们获取了液滴铺展和回退阶段的动力学以及表面温度和热流量的相应空间分布.本文研究了液滴撞击超疏水、疏水和双疏水表面上的动态润湿和局部传热的差异.此外,本文还分析了表面温度和撞击高度对液滴撞击过程的影响.结果表明,所有表面在铺展阶段都具有相同的润湿特性和相似的传热行为.表面温度变化并不能对铺展阶段表面润湿特性产生较大的影响,液滴铺展时间与表面温度和撞击高度无关.在回退阶段,表面润湿特性的差异使得三个表面之间的传热特性明显不同.双疏水表面特殊润湿特性使得回退阶段液膜的接触线速度存在跳变现象,形成了许多小液滴,增加了接触面积,同时又兼具了超疏水表面的回弹特性.     

三角形微通道中环状冷凝过程的数值模拟

建立了三角形微通道中环状冷凝的一维稳态模型,给出了等边三角形微通道中环状冷凝过程的液相毛细半径沿轴向的变化曲线.计算发现,在等边三角形微通道中,气液界面毛细半径先沿程急剧增加,然后趋向平缓,最后再急剧上升,且毛细半径的平缓段占据了绝大部分冷凝段总长度.在接触角和通道热流密度较小或者通道水力直径和入口蒸气压力较大时,冷凝段长度较长.在冷凝过程中,流速和液相压力沿程变化剧烈.该模型较好地解释了三角形微通道环状冷凝机理,并能用于估算冷凝过程的部分参数,为进一步推导更完善的微通道冷凝模型奠定了基础.     

Analysis of contact melting around a horizontal elliptical cylinder heat source

The process of AT-driven contact melting of the solid phase change material （PCM） around a horizontal elliptical cylinder heat source is analyzed. Aiming at the problem existed in the published literature, namely the thickness of boundary layer tends to be infinite at φ = 90°, and considering the difference of normal angle between the horizontal elliptical cylinder surface and the solid-liquid interface of PCM, a new mathematic model is proposed, and the fundamental equations for the melting process are derived with the film theory. The new pressure distribution inside the boundary layer, the variation law of normal angle of the solid-liquid interface, the thickness of the boundary layer and the relationship between the melting velocity and resultant force are obtained. The solutions of the fundamental equations under different elliptical compression coefficients are analyzed and discussed. It is found that the thickness of the boundary layer obtained by the new model is a finite value and accords with the experimental result at φ = 90°.     

水滴撞击固体表面实验研究

为了研究水滴撞击固体表面的影响因素,利用高速摄影仪记录了水滴撞击不同固体表面的形态变化过程,记录速度为2000f/s.实验是在常温大气环境中进行的,水滴的初始直径固定在(1.8±0.05)mm.对不同材料和不同表面粗糙度的固体表面以及不同撞击角度进行了实验观察,并采用图像处理技术获得不同条件对液滴撞击固体表面行为的影响.实验结果表明:不同固体表面、不同表面粗糙度和撞击角度对液滴撞击固体表面后的润湿行为有非常显著的影响.随着We由50增大到300,液滴撞击在非润湿性表面上会出现部分反弹、反弹甚至飞溅现象;相同固体表面的表面粗糙度增大使撞击过程的接触角变小.     

直接接触固液相变制冰及冰蓄冷系统的研究进展

综述了直接接触固液相变制冰、强化制冰的方法及冰蓄冷系统的研究进展，考虑到目前对蓄冰技术相关的固液相变传热问题的研究与发展现状，提出了一些有待研究解决的问题     

预润湿对管道润湿性的影响

针对成品油管道的内腐蚀问题,通过测量有机玻璃和钢材表面的接触角,对无机盐离子、表面粗糙度及润湿历史在油水固三相体系中的作用进行了研究。实验结果显示：碳钢具有憎油性,有机玻璃具有憎水性。在两种材料表面,预润湿的一相均表现出阻碍另一相润湿固体表面的倾向;离子浓度的增加提高了固体表面的憎油性,以上两种现象在碳钢表面表现的更为明显。此外,固体材料既影响最终的润湿接触角,也影响液体在固体表面的润湿进程,碳钢表面润湿稳定所需的时间远远大于有机玻璃表面润湿所需的时间,该现象会对含水输油管道中腐蚀位置的分布产生影响。     

固-液接触角对池内核态沸腾换热特性的影响

摘要： 在考虑固-液接触角影响的半理论沸腾换热模型的基础上,将沸腾换热特性表达为过热度、固-液接触角和物性参数的函数;通过图解法推导出考虑固-液接触角影响的沸腾换热特性的预测关系式;利用无壁面毛细力影响的平坦金属表面或金属表面镀膜加热面在不同饱和压力条件下的饱和水实验数据,获得了适用于不同饱和压力和     

PVDF/PMMA/PES 共混膜的制备及性能研究

 以聚偏氟乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯/聚醚砜(PVDF/PMMA/PES)为三元共混体系,采用浸没沉淀法制备共混超滤膜,以期改善PVDF 膜的亲水性能,提高其抗污染性。结果表明,当PVDF:PMMA:PES 的质量比为85:10:5,80:15:5,75:15:10 及70:20:10 时,共混体系相容性较好,且所制备的膜亲水性较好。当PVDF:PMMA:PES 的质量比为70:20:10 时,水通量为43 L·m^-2·h^-1、孔隙率为73%,前进角为75.88°,后退角为20.22°。     

纳秒激光制备钛表面纹理结构及其润湿性研究

激光加工技术可在材料表面形成多种纹理结构,为了研究激光加工所得不同纹理结构对材料润湿性的影响,通过纳秒激光加工技术在金属钛表面分别加工直线、网格和点阵的表面纹理结构。采用扫描电子显微镜、接触角测量仪、粗糙度分析仪和X射线光电子能谱分别对激光加工后的钛表面进行表面形貌、接触角、粗糙度与化学成分的表征与分析。结果表明:初经激光纹理加工后试样表面的粗糙度较激光加工前均显著提高,但此时3种纹理结构试样表面接触角均小于90°;随着时间的推移,被加工材料表面化学成分的改变带来了材料表面自由能的变化,进而使被加工表面接触角总体呈现上升趋势;待试样表面化学成分稳定后接触角也基本保持不变,并且对于每种纹理结构而言,其接触角随粗糙度的增加而升高。直线、网格和点阵纹理结构试样表面接触角最终可达157.2°,153.1°和134.6°,从而实现了钛表面润湿性由亲水性向疏水性的转变。