木棉纤维表面吸附特性

利用OCA15EC光学接触角测量仪测试了不同特性液体(如色拉油、废油、机油)在木棉纤维上的静态接触角和动态接触角,研究表明:木棉纤维是一种优良的疏水亲油性纤维,对水的静态接触角为135.89°,对各种油液的静态接触角均小于60°,水在木棉纤维表面能够形成完整的液滴接触角并不随时间变化,而不同油液在木棉纤维表面瞬间铺展,尽管因油液不同铺展速度略有差异,但总体规律类似.木棉纤维对各种液体的吸附特性主要取决于纤维表面蜡质和木棉纤维的大中腔结构,同时也与测试液体特性密切相关.     

3种天然纤维表面自由能计算与评价

在理论分析纤维表面自由能的基础上,以木棉、香蒲绒和原棉纤维为研究对象,利用光学接触角测量仪测试了3种纤维与去离子水、乙二醇和二碘甲烷3种液体的接触角,通过测量仪的自带表面能计算软件,定量计算3种纤维表面自由能.结果表明,3种纤维与水的接触角均超过125°,与二碘甲烷的接触角约为50°,3种纤维表面自由能相差不大,均小于50mJ/m2,且各自的色散分量远大于极性分量,从而显示木棉、香蒲绒和原棉纤维均具有优良的疏水亲油性能.研究结果从微观上揭示3种纤维的油液吸附特性本质,为纤维用作油液吸附剂提供理论依据.     

人工关节材料表面仿生树状分叉网络的润滑研究

为提高人工关节假体材料(钛合金/超高分子量聚乙烯配副)的耐磨性，研究了材料仿生树状分叉网络织构的液体铺展流动性能与摩擦学性能。根据分支数与分支角不同，分别设计了3类仿生树状分叉网络织构(十字型网络、T型网络、Y型网络),每类树状网络织构分别制备成织构率为10%、15%、20%的3种试样。通过试验，评价了树状网络的液体铺展流动性和摩擦学性能，结果发现：3种织构表面均可以降低瞬时接触角和实现液体完全铺展，并具有较好的减摩性能；Y型网络织构具有最好的液体铺展流动性能，2μL的液体在10%织构率时瞬时接触角为23.37°,仅0.95 s可以完全铺展；T型网络织构在15%织构率时摩擦系数仅为0.077,较原始表面降低了38%。研究内容对人工关节自润滑减摩设计具有重要参考意义。     

溴化锂溶液在亲水水平圆管表面降膜流动的数值模拟

为了研究润湿性对水平管外降膜流动性能的影响,基于有限元法建立二维两相流模型,模拟了溴化锂水溶液在水平圆管外亲水表面不同润湿性(静态接触角0°~60°)的降膜流动过程;探究了液体在不同润湿性的水平圆管外壁铺展成膜的瞬态特性;分析了稳定后液膜厚度和液膜表面速度的分布特征.结果表明:当水平管外壁润湿性降低或静态接触角增加时,液体在水平管外铺展成膜所需的时间增加,液膜最前端液体的堆积量增大;达到稳定状态后液膜厚度沿周向呈先减小后增大,液膜速度沿周向呈先增大后减小的变化趋势;液膜最小厚度或最大速度位于周向角120°左右;根据液膜厚度沿周向角分布模拟值与实验数据的比较结果,对Nusselt液膜厚度表达式进行了修正.     

双癸基甲基羟乙基氯化铵对金属表面铺展性能的影响

利用吊环法测定了双癸基甲基羟乙基氯化铵表面活性剂(DMHAC10)的cmc为0. 21 mg/m L,γcmc为27. 35 m N/m.采用座滴法研究了DMHAC10表面活性剂对铝箔、镁合金、铜箔、锌箔表面上的铺展性能。研究表明:DMHAC10表面活性剂在不同金属表面的接触角随着DMHAC10浓度的增大先急速减小后保持恒定,并且与这几种金属都表现出了有优良的铺展性能。其中对铝箔表面的铺展效果最好,60 s时,5 mg/m L的DMHAC10与铝箔的铺展系数(S)值接近于0,并对吸附机理进行了探讨。     

动态接触角对微米液滴冲击平板的影响

针对喷雾冷却,应用VOF(volume of fluid)模型,使用静态接触角、实验动态接触角、Kistler模型和Blake模型4种方法来处理动态接触角,模拟了单个μm量级的液滴冲击未加热平板的流动情况,并分析了液滴参数对铺展的影响。结果发现:采用Blake模型模拟的结果与已有的实验结果符合得最好;模拟中根据铺展速度直接计算出并作为条件赋值的角度并不一定等于视在接触角;液滴自触壁起依次受惯性力、粘性力和表面张力主导;We数越大,最大铺展直径越大,惯性力起主导作用的时间越长,液滴达到最大铺展、发生回弹的时间越晚,液滴铺展的特征时间越小于液滴演化的特征时间;粘性力对小液滴所起的作用较大,表面张力对大液滴所起的作用较大;μm量级的液滴反弹并不剧烈,与mm量级的液滴有很大区别。     

胀流型非牛顿幂律流体液滴铺展特性研究

为了研究胀流型非牛顿幂律流体液滴的铺展特性,我们利用广义Navier边界条件替代无滑移边界条件,对固体表面上薄液膜的一维简化模型采用润滑近似,构造了相似解法,采用数值方法计算了胀流型非牛顿幂律流体液滴的铺展速率、接触角和轮廓高度,得出了铺展半径、接触角和幂律指数的相关关系.     

镁合金表面超疏水性的构建及耐腐蚀性分析

为了改善传统镁合金表面较差的耐腐蚀性能,对镁合金表面依次进行硫酸刻蚀处理和电沉积处理,并采用扫描电子显微镜、接触角测量仪和电化学测试系统研究其表面形貌、疏水性和耐腐蚀性的变化.扫描电子显微镜的结果表明,硫酸刻蚀-电沉积法在镁合金表面构建了一种微米-纳米多级复合结构,降低了表面能.接触角测量结果表明,制备的镁合金表面水滴静态接触角可达160°,显示出优异的超疏水性和低黏附性.电化学测试结果表明,与未处理的镁合金表面相比,硫酸刻蚀-电沉积法制备的镁合金表面的腐蚀电位提高了95 mV,对应的腐蚀电流密度和腐蚀速率均降低了1～2个数量级,表面腐蚀程度明显降低,说明这种镁合金表面具有良好的耐腐蚀性能.     

仿生制备氧化锌纳米棒阵列超疏水表面

通过模仿荷叶表面微观结构和表面化学成分的方法,以玻璃为基底在溶液中生长ZnO纳米棒并经表面低自由能化修饰,从而成功制备了ZnO纳米棒阵列超疏水表面.经接触角测量仪表征,该超疏水表面静态水接触角为156°,扫描电镜分析表明所制备的ZnO纳米棒均具有100 nm左右的直径,这种微纳米的复合结构是赋予材料表面超疏水性能的主要因素.最后采用Cassie模型对该超疏水表面的超疏水性能进行了理论分析.     

溶胶-凝胶法制备超疏水性OTS-SiO2复合薄膜

以正硅酸乙酯(TEOS)为先驱体,采用酸/碱两步溶胶-凝胶法和自组装技术制备了具有超疏水性的薄膜.利用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和接触角仪等测试方法对十八烷基三氯硅烷(OTS)修饰前后薄膜的结构、形貌、表面元素组成与润湿等性能进行了表征和分析.结果表明,制备的OTS-SiO2复合薄膜具有良好的超疏水性能,水滴在该薄膜上的最大静态接触角为156°,滚动角小于5°.     

溶胶-凝胶法制备超疏水性OTS-SiO2复合薄膜

以正硅酸乙酯(TEOS)为先驱体,采用酸/碱两步溶胶-凝胶法和自组装技术制备了具有超疏水性的薄膜.利用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和接触角仪等测试方法对十八烷基三氯硅烷(OTS)修饰前后薄膜的结构、形貌、表面元素组成与润湿等性能进行了表征和分析.结果表明,制备的OTS-SiO2复合薄膜具有良好的超疏水性能,水滴在该薄膜上的最大静态接触角为156°,滚动角小于5°.     

射频等离子体聚合多层复合薄膜的制备及性能

采用等离子体聚合方法,分别以甲基丙烯酸甲酯、正硅酸乙酯和甲基丙烯酸三氟乙酯为原料制备了3种聚合物薄膜,并利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、紫外可见光谱(UV-vis)和接触角(ContactAngle)等方法研究了不同条件下所得的聚合物薄膜的表面形貌、表面粗糙度、光学透明性及疏水性等性能.研究结果表明:聚甲基丙烯酸甲酯薄膜具有最好的可见光透过率和最佳的表面粗糙度(RMS).聚正硅酸乙酯薄膜的表面粗糙度随射频功率变化不大.聚甲基丙烯酸三氟乙酯薄膜在低功率下有较低的表面粗糙度,但随着入射功率的增加,等离子体刻蚀作用使得表面粗糙度增加.SEM照片表明聚甲基丙烯酸甲酯薄膜表面平坦致密无针孔.静态接触角测试结果表明三种聚合物薄膜都有较好的疏水性能,以聚甲基丙烯酸三氟乙酯薄膜的疏水性能最佳.利用等离子连续聚合的方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯薄膜/聚正硅酸乙酯/聚甲基丙烯酸三氟乙酯3层复合薄膜,并对复合膜的性能进行了表征.     

木棉纤维粉末的制备及其油液吸附性能

采用机械切断的方式制备木棉纤维粉末材料,分别表征其表面形貌、长度分布、比表面积及其表面润湿性,并研究木棉纤维粉末在不同体积密度条件下对不同油液的吸附性能。结果表明:木棉纤维粉末由于机械切断作用的影响,部分中腔受到不同程度的挤压,但总体仍保持木棉原纤维的形态结构;粉末材料的长度介于几十微米和2mm之间;木棉纤维粉末比表面积为1.35m~2/g,大于木棉原纤维;木棉纤维粉末对水的接触角可达136°,单根木棉纤维对矿物油和PAO4的接触角均小于90°,具有明显的疏水亲油的特性;纤维粉末材料在自然状态下的吸油量约是木棉原纤维的50%,木棉纤维粉末的吸油量及吸附因子随体积密度的增大而逐渐较小。研究结果可以为木棉纤维粉末和油液混合物作为固液润滑剂在轴承润滑领域的应用提供参考。     

油液弹性模量对高压叶片泵性能的影响

输出流量均匀性和噪声等级是衡量泵性能的重要参数.从分析叶片工作腔压力变化出发,对泵的工作腔预升压过程进行了建模,计算出了预升压工作腔的压力、压力梯度及泵的瞬时流量随油液的体积弹性模量变化的曲线.结果表明,随着油液体积弹性模量的下降,泵的流量脉动及流体噪声均增大.在实际使用中可以通过充分去除油液中的气泡、减小配流气穴,提高油液体积弹性模量,减小流体噪声.     

基于多区域的油气悬架油液温度特性分析

实际生产中油气悬架内部油液可能存在温度梯度,而目前油气悬架温升研究中多将其内部的油液整体作为一个研究对象,这会导致对油气悬架系统温度变化的预测不准确.针对该问题,将油气悬架内部油液划分为多个区域,在油液多区域的油气悬架的热力学模型中引入油液流动传质.通过仿真计算确定油液流动状态获取油液传质的量,分析油气悬架中各个区域油液温度的变化趋势,并将模型计算与试验结果进行对比.结果表明,油气悬架内部油液存在温度梯度,将油液作为整体对象进行研究会存在一定误差,将油液划分为多个区域后进行研究能较为精确地描述油气悬架内部油液温度变化规律.     

液压链条张紧器的动力学建模与性能分析

为了研究液压链条张紧器的动力学性能,文章通过引入变化的体积模量,建立了考虑油液混气比和可压缩性的张紧器动力学数学模型;提出将能量耗散率和最大阻尼力作为评价指标,运用AVL Excite-TD软件进行动力学仿真以验证数学模型的正确性;最后研究了油液混气比和张紧器油液体积对其动力学性能的影响。研究结果表明,通过合理设计油液混气比、张紧器高压腔体积及其调节装置能显著提高液压链条张紧器的动力学性能。     

铝/钢电弧辅助激光焊接润湿铺展的数值分析

针对铝/钢电弧辅助激光对接焊,根据流体力学基本原理,采用VOF(Volume of Fluid)方法追踪自由表面,建立焊接熔池的三维数学模型.通过加载激光热源和电弧辅助激光热源,运用FLOW-3D软件求解得到不同热源作用下熔池的温度场、自由表面及界面接触角.结果表明:单激光作用下x轴方向上距激光热源15mm处的金属温度约为500K,熔池温度场分布范围小,液态金属的润湿铺展受限;辅助电弧的引入改善了温度场分布,为液态金属在钢表面的铺展提供较长时间,x轴方向上距激光热源15mm处的金属被电弧再次加热形成面积较大的熔池,促进了液态金属的润湿铺展;与单激光作用相比,当焊接时间t=6s时,在x=45mm处,电弧辅助激光作用下熔池yz面的自由表面变形较大,铝/钢焊接界面接触角较小,液态金属在钢表面的润湿铺展效果较好.     

电弧离子镀沉积碳膜的结构和疏水性能

为了研究脉冲偏压对薄膜结构和疏水性能的影响,采用电弧离子镀技术在不锈钢和硅基底材料上沉积了纯碳薄膜,在保持直流偏压、频率和占空比等工艺参数稳定的情况下,在不同脉冲偏压下制备获得纯碳薄膜.分别利用X线衍射仪、X线光电子能谱、扫描电镜、摩擦磨损仪和接触角测量仪对薄膜样品的微观结构、表面形貌、摩擦系数和疏水性能进行测试.结果表明:沉积所得纯碳薄膜均呈非晶态,随着脉冲偏压的升高,纯碳薄膜表面形貌质量先变好再变坏;摩擦系数先变小后变大,但变化幅度不大;接触角先减小后增大.脉冲偏压为300 V时,样品表面形貌最平整,摩擦系数最小,为0.192;在脉冲偏压为500V时,纯碳薄膜样品的接触角平均值最大,为102.53°,疏水性能最好.     

盐雾腐蚀对铜翅片换热器空气侧压降特性的影响

为了研究盐雾腐蚀对铜翅片换热器空气侧压降特性的影响,对4种不同腐蚀程度的铜翅片换热器进行了实验,比较分析了不同雷诺数下,经过不同盐雾腐蚀程度的换热器和新换热器的压降特性.为了分析翅片亲水性的变化对压降的影响,对铜翅片静态接触角和动态接触角进行测试.结果表明,随着腐蚀时间的增加,铜翅片的静态和动态接触角逐渐增大;换热器空气侧压降逐渐增大,摩擦因子逐渐减小;当风速在0.5～2.0 m/s时,空气侧压降最大增加17.5％～21.6％.     

再生蚕丝蛋白纤维/棉混纺织物性能研究

研究再生蚕丝蛋白纤维/棉床上用品织物的性能.对经纱原料均为再生蚕丝蛋白纤维/棉(50/50),而纬纱原料变化的三块织物的性能进行了比较.结果表明:再生蚕丝蛋白纤维/棉织物的断裂强力、缩水率达到了一等品级要求.透气性优于纬向是棉纤维或粘胶纤维的织物;吸湿性、柔软度和保暖性良好.