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《仿生周期微結(jié)構(gòu)表面設(shè)計制備及其潤濕性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要受自然界荷葉效應(yīng)的啟發(fā)，通過在材料表面構(gòu)建或改變微結(jié)構(gòu)同時進行表面改性來控制材料表面的潤濕性能，能夠很好地改善材料的綜合使用性能。微結(jié)構(gòu)表面潤濕模式轉(zhuǎn)換是表面潤濕性能研究中的一項重要內(nèi)容，是超疏水表面設(shè)計制備及應(yīng)用研究的基礎(chǔ)。針對幾種仿生微結(jié)構(gòu)表面潤濕模式轉(zhuǎn)換，通過理論推導(dǎo)和實驗驗證相結(jié)合進行了一系列的理論分析與實驗探討。設(shè)計了平行光柵形、圓形凹坑形和方柱陣列三種微結(jié)構(gòu)表面，在經(jīng)典潤濕理論的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了各微結(jié)構(gòu)表面表觀接觸角的理論預(yù)測公式。探討了微結(jié)構(gòu)表面潤濕模式轉(zhuǎn)換機制。在此基礎(chǔ)上通過建立理論模型推導(dǎo)了平行光柵形和圓形凹坑形微結(jié)構(gòu)表面潤濕模式轉(zhuǎn)換的
2、幾何角度理論判據(jù)。在已有研究的基礎(chǔ)上，通過綜合考慮液滴潤濕模式轉(zhuǎn)換過程中各能量參量之間可能存在的關(guān)系提出了方柱陣列微結(jié)構(gòu)表面潤濕模式轉(zhuǎn)換的能量角度理論判據(jù)。利用飛秒激光微加工系統(tǒng)以K9玻璃為基底材料制備了具有平行光柵形微結(jié)構(gòu)和圓形凹坑形微結(jié)構(gòu)的系列樣品，對其進行了潤濕模式測試和表征，在實驗結(jié)果分析和理論計算相結(jié)合的基礎(chǔ)上對潤濕模式轉(zhuǎn)換的相應(yīng)幾何角度理論判據(jù)進行了初步的實驗驗證。結(jié)果表明，大部分實驗結(jié)果與理論預(yù)測相符，說明理論判據(jù)基本合理，但需要進一步完善和探討。采用等離子體刻蝕技術(shù)制備了凹槽深度不同的5個系列共15組的硅基方柱陣列樣品，對各樣品表面的表觀接觸角進行了實驗測試
3、，針對實驗結(jié)果分析了微結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)對硅基方柱陣列樣品表面潤濕模式轉(zhuǎn)換的影響，并通過對其中發(fā)生了潤濕模式轉(zhuǎn)換的三組樣品進行能量計算，初步驗證了方柱陣列微結(jié)構(gòu)表面潤濕模式轉(zhuǎn)換的能量角度理論判據(jù)。簡要探討了飛秒激光與金屬相互作用機理和飛秒激光作用下金屬表面微結(jié)構(gòu)成形機制。利用飛秒激光微加工系統(tǒng)在金屬鈦基底上制各了方柱間距不同的4個方柱陣列微結(jié)構(gòu)樣品，通過對其表面的超疏水性以及潤濕模式穩(wěn)定性進行實驗測試和分析，證實了制備的鈦基方柱陣列微結(jié)構(gòu)樣品表面在一定的范圍內(nèi)具有超疏水穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：仿生，微結(jié)構(gòu)表面，潤濕性能，表觀接觸角，超疏水，潤濕模式轉(zhuǎn)換江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACT
4、Learnedfromthelotuseffectofnature,controllingthewettability011materialsulfacesbyconstructingOrtransformingitsmicrostructurescanwellmelioratetheintegratedcapabiliti鶴ofmaterials．Transitionofwettingmodeonmicrostmcturedsurfacesis姐importantaspectofstudyonsurfacewettabilityandthefoundationofstud
5、yondesign，fabricationandapplicationofsuperhydrophobicsurfaces．Sometheoreticanalysesandexperimentaldiscussionswerecarriedoutfortransitionofwettingmodeonseveralbionicmicrostmcturedsurfacesbyacombinationoftheoreticillationsandexperimentalvalidations．．Threekindsofsurfaceswithparallelgrating,ci
6、rcularholesandsquarepillarsarraymicrostrucruresweredesignedandequationsfortheoreticforecastoftheapparentcontactangleonthemwel'ededucedbasedontimclassicalwettingtlw,ories．Themechanismfortransitionofwettingmodeonmicrostrecturedsurfaceswasdebated．Fromtiffstwogeometry-basedtheoreticcriterionsf
7、ortransitionofwettingmodeonparallelgratingandcircularholesmicrostrucruredsurfaceswercfoundoutthroughtheoreticmodeling．Basedonpreviousresearchresults，anenergy-basedtheoreticcriterionfortransitionofwettingmodeonsquarepillarsarraymicrostrucruredsurfaceswasposedby
