太阳能加热液滴在亲疏水表面'黏-滑'蒸发

摘要

实验研究了亲水和疏水表面上太阳能加热去离子水及金纳米流体液滴三相接触线动力学.在亲水和疏水表面滴加2μL去离子水和纳米流体液滴,用一定功率太阳能模拟器照射液滴使其蒸发,期间采用高速摄像机实时记录液滴在不同表面上的蒸发过程.由MATLAB程序处理图像得到液滴在不同表面上蒸发过程中接触角和接触圆直径的动态变化过程.发现液滴接触线在不同亲疏水表面上存在不同运动特性.去离子水液滴在亲水表面上常接触面积模式和常接触角模式依次控制蒸发过程.去离子水液滴在疏水表面上都呈现出"黏-滑"蒸发特性,即液滴先以常接触面积模式蒸发,之后接触线快速滑动,接触线固定后再以常接触面积模式蒸发,依次往复.纳米流体液滴在亲水表面上主要以常接触面积蒸发模式为主,在疏水表面上同样呈现"黏-滑"蒸发特性.从液滴表面能角度出发,对液滴接触线"钉扎"和"去钉扎"过程进行详尽分析,得出基底润湿性和纳米颗粒沉积是影响液滴接触线在表面上运动的重要因素.