选择性渗透水泥石作用机理

通过水泥熟料颗粒表面的Zeta电位、相对润湿接触角的测定,考察了高分子聚乙二醇（PEG）的加入对于水泥颗粒表面性质的影响,为进一步分析水泥熟料颗粒的表面特性与水泥石选择性渗流之间的关系提供了理论基础。实验研究表明：在ωPEG〈0.0l时,水泥颗粒表面相对水湿性递增,颗粒的负Zeta电位增长幅度较小,水的相对渗透率增长较快。随着PEG浓度的增加,水泥颗粒相对油湿性增强,负Zeta电位量下降,水的相对渗透率下降,油相的相对渗透率变化缓慢。     

鳞片石墨在水中的聚团行为

鳞片石墨在水中表现出强疏水性,易形成疏水聚团,其聚团行为影响分选过程的选择性和加工利用过程的分散性。通过对鳞片石墨粉体颗粒的润湿接触角、润湿热、ξ电位的测量及真空浮选实验,研究了鳞片石墨在水中的聚团行为。结果表明:鳞片石墨粉体颗粒的接触角接近90°,疏水性强;不同粒级的鳞片石墨被水润湿呈现出放热和吸热两个过程,且不能自发进行;接触角越大,Zeta电位越小,颗粒越易聚团。石墨颗粒在水面上以大鳞片为中心形成片状聚结,随着颗粒浓度的增多,相互叠加形成远大于颗粒尺度的聚团。鳞片石墨在水中的聚团行为符合扩展的DLVO理论,颗粒间的疏水作用力是聚团形成的根本原因。     

室温下Hg与镀银基板反应型润湿动力学研究

应用对比法分析Hg与镀银基板反应润湿实验,将四种常见动力学模型的理论计算值与实验结果进行比较,找到模型中与实验数据变化规律一致的部分,作为该阶段的控制因素,将两个不同阶段连接起来作为对反应润湿过程的整体描述.结果表明:接触角随时间的变化规律在0~150 s内与反应控制的近线性模型相符,在150~600 s内与扩散控制模型的规律相符,说明Hg与Ag的反应润湿控制机制由开始的化学反应控制逐渐向扩散控制转变.高温润湿体系也可采用对比法,对分析焊接、电子器件封装、冶金反应等领域的反应润湿问题具有重要性.     

无钎焊料与Zr基块状非晶合金的润湿行为

通过座滴法研究了Sn-In、Sn-Bi和Sn-Ag-Cu三种焊料分别与块状非晶合金Zr44Cu40Al8Ag8的润湿行为.结果显示在三种焊料中,Sn-In对块状非晶合金Zr44Cu40Al8Ag8的润湿性最好,而Sn-Bi焊料对块状非晶合金Zr44Cu40Al8Ag8的润湿性最差.利用扫描电镜研究了Sn-In焊料与块状非晶合金Zr44Cu40Al8Ag8的界面特征,其界面处有化合物出现.     

微结构疏水表面的液滴浸润特性

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.     

基于界面相互干扰能分析法的二乙醇胺水溶液自发浸润聚偏氟乙烯疏水微孔膜的机理研究

通过van Oss范德华表面张力拟合法,拟合出了聚偏氟乙烯（PVDF）疏水微孔膜和润湿PVDF膜的各界面张力,证实了表面活性剂的吸附入侵机理同样适用于二乙醇胺（DEA）溶液浸润PVDF膜。通过吸附实验和HyperChem软件的分子优化推算出了DEA分子在固液界面的相互干扰能,利用Hamaker算法计算了DEA分子与PVDF膜的相互干扰能。结合DEA分子的固液、固气相互干扰能和Starov界面吸附常数方程,定量计算出了DEA分子在PVDF膜上的固气界面吸附常数几乎为0,即DEA分子在自发浸润过程中吸附在固气表面的可能性极小,从而证实了DEA溶液缓慢浸润PVDF疏水微孔膜的机理是由于固液界面吸附导致固液界面张力下降而引起的液气界面附加压力反向。从相互干扰能的角度研究了润湿现象,并基于所得机理提出了抵抗润湿的方法。     

矿物颗粒表面润湿程度的表征及应用

为表征矿物颗粒表面的润湿性,应用表面化学理论分析了润湿接触角、润湿热与润湿程度的关系,探讨了润湿程度的表征方法。结果表明：矿物颗粒润湿是自发过程,润湿类型决定润湿程度;润湿热与润湿接触角成反比,两者均可表征矿物颗粒的润湿程度。应用实例验证了润湿热表征矿物颗粒润湿程度和润湿过程的可行性,为科学研究和生产实际提供了技术理论支持。     

降雨入渗条件下边坡湿陷变形的数值模拟

降雨入渗是边坡发生失稳滑动破坏的主要因素之一为研究降雨入渗条件下边坡湿陷变形的基本特性,采用修正的巴萨罗那模型（BBM）和非饱和多孔介质力学理论,建立了基于弹垫性分析的非饱和流固耦合计算模型,开发相应的有限元程序,进行降雨入渗下非饱和土边坡渗流场和应力场耦合的数值分析,研究了降雨持时、降雨强度以及饱和渗透系数对边坡渗流和变形的影响．结果表明：该计算模型能够很好地反映边坡的湿陷变形特性,最大湿陷变形发生在坡面拐角及坡顶位置．降雨强度和土体饱和渗透系数的大小对边坡内孔压和位移影响显著：在降雨强度小于饱和渗透系数时,坡内孔压及位移随降雨强度的增大而增大;当饱和渗透系数小于且接近降雨强度时,坡内孔压和位移增量明显增大;而当饱和渗透系数远大于或小于降雨强度时,坡内孔压及位移变化量则较小．     

考虑孔隙比影响的堆石料湿化试验及湿化模型

对某堆石坝的坝壳料进行了不同密实状态下的单线法三轴湿化试验,分析了湿化变形随围压、应力水平以及初始孔隙比的变化规律。结果表明：在围压和应力水平相同条件下,随着初始孔隙比的减小,堆石料湿化轴向应变和体积应变均明显降低;初始孔隙比对湿化应力剪胀规律影响不大,采用对数形式的湿化剪胀方程可对不同初始孔隙比条件下的湿化应力剪胀关系进行统一描述。对指数形式的湿化轴向应变经验模型进行修正,构建了考虑初始孔隙比及应力状态影响的湿化轴向应变计算模型,并联立湿化剪胀方程推导了湿化体积应变的计算公式,通过对三轴湿化试验结果进行模拟验证了该公式的合理性。     

透湿过程中织物的润湿和散湿作用

采用蒸发和吸湿法测量多种织物的透湿速率，并且仔细研究用蒸发法时，织物润湿程度在透湿过程中的变化，发现织物在透湿过程中的润湿和放湿，以及织物的表面性状是影响其放湿速率的非常重要的因素。     

表面自由能模型的改进及液滴浸润数值研究

通过优化极值点位置,对表面自由能模型进行了研究和改进,改进后的模型解决了原模型中表面粒子聚集和液滴形状畸变的问题.采用移动粒子半隐式法(MPS)结合改进后的表面自由能模型,对受表面张力作用的自由面运动问题进行了研究和分析.研究了包括气液、固液和不互溶液液界面在内的表面张力收缩和液滴浸润过程,并提取了接触角及浸润面积等特征量进行分析.数值计算结果与理论分析结果吻合较好,从结果中可以明显观察到固液浸润过程的3个发展阶段,浸润速度随时间递减且与浸润接触角成反比.研究结果验证了MPS方法结合改进后的表面自由能模型可以更加有效、准确地模拟多界面张力的作用.     

瀑布沟土石坝心墙应力变形分析

根据瀑布沟土石坝的三维弹塑性有限元的计算结果，着重分析了宽级配土质心墙的变形和应力特点。为改善它们的变形和应力状态，文中提出了一些建议。另外，文中还简介了分部屈服弹塑性模型和一个新的湿化计算模式。     

锡焊动态过程的研究

本文讨论了用润湿称量法取得铜丝,铁丝,铝丝在锡钎料中的润曲线。通过计算机拟合,取得了实测润湿力与时间的函数方程为f(t)=Ae~(B1)+C。经变换又得出Nernst溶解定律的相似方程C=K_2C_0(1-e~(B1))。润湿界面的金相组织与扫描电镜分析也同样证实在铜、铁、铝锡钎焊时,发生了扩散,溶解与界面化学反应过程。     

Discrete element simulations of two wetting effects on granular materials

To explore the microscopic responses of granular materials to wetting,the inter-particle lubrication effect and particle breakage in an odometer were simulated using a two-dimensional discrete element method.The lubrication effect was modeled by reduction of the inter-particle friction coefficient and particle breakage was initiated by decreasing the particle strength.Once the strength of the particles decreased to a threshold value,the particles began to break so that new contacts could be established to transfer the external loads.Numerical simulations successfully reproduced the additional compaction of the material and the intensification of the horizontal stress in addition to the microscopic responses of the granular assemblies.The microscopic interpretation of the earth pressure coefficient at rest and the evolution of the grain number distribution during particle breaking were also investigated.     

Physical and numerical modelling of biomimetic approaches of natural hydrophobic surfaces

Physical and numerical models of the hydrophobic and self-cleaning characteristics of an object surface are developed, and a micro/meso scope numerical approach and simulation based on the lattice Boltzmann method (LBM) is achieved. The modelling focuses on surface tension dominated behaviour of water droplets in air spreading on hydrophilic surface with hydrophobic strips of different sizes and contact angles under different physical and interfacial conditions. Applying the LBM model, the droplets behaviours on heterogeneous partial wetting surfaces are studied and simulated. In the simulations, the interactions between the fluid-fluid interface and the partial wetting wall are typically considered; the phenomena of droplets spreading and breaking up, as well as the effect of hydrophobic strips on the surface wettability or self-cleaning characteristics are simulated and studied. Supported by the UK Engineering Physical Science Research Council (EPSRC) under EP/D500125/1 and International Cooperation Key Project of Ministry of Science and Technology of China (Grant No. 2005DFA00805)     

建筑用玻璃与可伐合金润湿规律

为实现建筑用玻璃与可伐合金的可靠激光封接,本文针对影响封接质量的主要因素(温度、时间、粗糙度及氧化层)对两者润湿性能的影响开展了研究.当保温温度由800℃提高至900℃,液态玻璃黏度降低致使其在可伐合金表面的流动性增强,润湿角由69.5°降低至31.1°.在850℃下延长保温时间(5~40 min),液态玻璃在低黏度条件下有充分的时间铺展,润湿角降幅为30%.随着可伐合金表面粗糙度的提高,液态玻璃向四周扩散需要克服的势垒增加,当粗糙度值Ra由0.186μm升至0.563μm时,润湿角由46.9°升至69.5°.由于可伐合金表面氧化层可与液体玻璃发生扩散而形成较强离子键,使得两者润湿性能显著提高,润湿角降低幅度达到23.6%.因此,在实际激光封接过程中,增加保温温度和时间、降低钢板表面粗糙度及钢板预氧化处理将有效地提高玻璃与钢板的润湿性能.     

超亲水薄膜表面接触角的高精度测量

 作为极端润湿表面的一种,超亲水薄膜表面由于具有自清洁、防雾、防腐蚀等特性,成为现代工业、城市建设等领域的研究重点之一。界定极端润湿表面的一种方法为接触角的测量,因此获得更高精度的接触角对极端润湿表面工程具有重要意义。讨论了在超亲水薄膜表面提高接触角精度的3种算法,包括量高法、圆拟合法及椭圆拟合法,结果显示接触角在接近0°时通过圆拟合算法能够提高计算精度。     

四阶耦合能对半无限液晶界面特性的影响

应用Fukuda锚泊能描述液晶与界面的相互作用,即将Fukuda公式转变为序参数的表示式,它与RP(Rapini-Papoular)公式的序参数表示式比较多了四阶耦合能项;然后,讨论四阶耦合能的存在对液晶的相变及界面润湿的影响. 结果表明:四阶耦合能是负能量,它能降低界面液晶的相变温度,但没有改变其他参量对相变的影响;在界面润湿方面,四阶耦合能使界面的paranematic润湿的相图发生变化.     

涂层对氧化铝/耐热钢液间湿润角的影响及其应用

在探索金属液 /陶瓷间湿润角检测方法的基础上 ,分别检测了Ni涂层氧化铝、TiN涂层氧化铝与耐热钢液间的湿润角 .结果表明 :Ni涂层氧化铝与耐热钢液间的湿润角是 4 6° ,TiN涂层氧化铝与耐热钢液间的湿润角是 58° .进一步的铸渗实验表明 :耐热钢液在包Ni氧化铝颗粒间的铸渗深度可达 8 0mm ,在包TiN氧化铝颗粒间的铸渗深度为 7 4mm ,无涂层的同粒度氧化铝不能实现铸渗 .通过涂层技术 ,可获得氧化铝颗粒分布均匀的复合材料 .     

化学镍金(ENIG)表面浸润性不良的失效分析

化学镍金,也称化镍沉金(ENIG),作为最终表面处理工艺的一种,以其低廉的价格和兼容于高密度封装的特性而被广泛采用,但其一直被可靠性问题所困扰着.针对ENIG诸多可靠性问题中的一种,即上锡过程中焊料在沉金表面浸润性不佳,开展了分析研究.研究表明,镀金层质量不佳,晶粒粗大,晶界开裂是导致上锡过程中焊料浸润性不良的主要原因.焊料选择的不当是导致该失效的次要因素.