梯度表面能材料表面特性及液滴运动机理

摘要

梯度表面能材料是近年来逐渐在能源动力、化工、材料、生物工程等领域得到应用的新型功能材料，梯度表面能材料的制备和梯度表面能材料上的液滴的运动机理及特性研究是综合涉及工程热物理、化学工程、材料科学等交叉学科领域的前沿研究课题，在航空航天、电子、能源动力等领域具有重要的应用价值。目前国际学术界在该方向上的研究刚刚起步，已有的实验和理论研究工作很有限。 沸腾和凝结换热作为最有效的冷却手段之一已逐步得到了人们的广泛关注，研究开发新型的冷凝表面材料成为当今世界的前沿热点课题。梯度表面能材料表面上液滴自迁移特性，提供了重力以外的排除凝结液滴方式，对于水平表面或者其它失重状态下的表面，能够及时排除凝结液滴，有效促进滴状凝结换热系数的提高。本文从实验的角度出发，通过制备梯度表面能材料，并对梯度表面能材料表面上液滴运动的特性进行研究，为凝结换热表面的实际应用奠定理论基础，具有重要的学术意义和工程应用价值。具体内容和结论如下： 1.设计并搭建梯度表面能材料制备实验台，通过化学气相沉积的方法制备性能良好梯度表面能材料。分析得到了影响梯度表面能材料性能的主要参数。 2.通过原子粒显微镜对梯度表面能表面进行了微观测量，得到了梯度表面能材料上的表面形貌，并对梯度表面能的形成进行理论分析。 3.对液滴在梯度表面能材料上的运动特性进行了可视化实验研究，考虑不同因素对液滴运动大小的影响，获得实验数据。得到不同大小液滴对运动的影响因素。 4.对不同工质在梯度表面能材料上的运动特性进行实验，分析了影响液滴运动规律的相关参数，获得相应的液滴运动性能特性。得到不同物性液滴对运动的影响因素。 5.对不同工质在梯度表面能材料上的运动特性进行了实验，获得了不同工质的物性对液滴运动的影响规律。 6.对梯度表面能材料上的液滴聚合进行了可视化实验，分析了聚合过程对液滴运动的影响。 7.通过实验研究，对液滴在梯度表面能材料上的运动机理进行分析。