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1、碩士學(xué)位論文特殊浸潤性表面對(duì)液滴定向輸運(yùn)的影響EFFECTOFSPECIALWETTABILITYSURFACESONDROPLETDIRRCTIONALTRANSPORT李璞君哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年06月國內(nèi)圖書分類號(hào)：O363.2學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號(hào)：532密級(jí)：公開工程碩士學(xué)位論文特殊浸潤性表面對(duì)液滴定向輸運(yùn)的影響碩士研究生：李璞君導(dǎo)師：張海峰副教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：集成電路工程所在單位：航天學(xué)院答辯日期：2018年06月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:O363.2U.D.C:532Dissertationfo
2、rtheMasterDegreeinEngineeringEFFECTOFSPECIALWETTABILITYSURFACESONDROPLETDIRRCTIONALTRANSPORTCandidate：LIPujunSupervisor：Prof.ZHANGHaifenAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ICEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Instituti
3、onHarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要液滴的定向輸運(yùn)是固體表面特殊浸潤性的重要應(yīng)用之一。實(shí)現(xiàn)液滴快速、可逆、可重復(fù)的定向輸運(yùn)在局部化學(xué)反應(yīng)、生物化學(xué)分離、臨床診斷、噴墨打印等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有主流的輸運(yùn)手段存在輸運(yùn)效率低，設(shè)備復(fù)雜，不可逆以及容易造成液滴損失等缺點(diǎn)，并不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求?；谝陨蠁栴}，本課題首先通過仿真和實(shí)驗(yàn)探究固體表面形貌對(duì)液滴浸潤性的影響。分別建立具有柱狀微結(jié)構(gòu)、片狀微結(jié)構(gòu)以及“樹狀”微納結(jié)構(gòu)的表面仿真模型，并在實(shí)驗(yàn)中采用不同的方法在不同的鋁合金基底上分別制備了類似的表面結(jié)
4、構(gòu)。發(fā)現(xiàn)液滴在三相接觸線越不連續(xù)的表面上鋪展程度越低，即表面的疏水性越好。且“樹狀”微納結(jié)構(gòu)的表面易在微槽內(nèi)留存空氣，對(duì)液滴的粘附力降低。通過對(duì)比接觸角，滾動(dòng)角，表面的平整度以及制備的難易程度，最終選擇在鋁合金基底上制備“樹狀”微納結(jié)構(gòu)作為本課題制備超疏水表面的主要方法。本課題還通過仿真對(duì)超疏水軌道與超親水軌道避免液滴偏離軌道的機(jī)理進(jìn)行了研究。超疏水軌道依靠垂直壁為液滴提供重力勢(shì)壘來避免液滴偏離軌道。在超疏水軌道的寬度大小合適的情況下，軌道越深，液滴越難偏離軌道。而超親水軌道避免液滴偏離的機(jī)理有所不同。超親水表面首先要在液滴接觸軌道時(shí)吸附少量的液體，通過液體與液滴之
5、間的范德華力的作用避免液滴偏離軌道。范德華力的大小與超親水軌道的橫截面積有關(guān)，隨著超親水軌道的橫截面積增大，液滴所受到范德華力增大，液滴越不容易偏離軌道。但是如果軌道橫截面積過大，液滴將完全浸入軌道，無法進(jìn)行輸運(yùn)。關(guān)鍵詞：微納結(jié)構(gòu)；超疏水表面；超親水表面；浸潤性；定向輸運(yùn)-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractDirectionaltransportofdropletsisoneoftheimportantapplicationsofspecialwettabilityonsolidsurfaces.Therapid,reversibleandrepea
6、tabledirectionaltransportofdropletshaveagreatapplicationprospectinthefieldsoflocalchemicalreaction,biochemicalseparation,clinicaldiagnosis,inkjetprintingandsoon.However,theexistingmainstreamdroplettransportmethodshavethedisadvantagesoflowtransportefficiency,complicatedequipment,irrever
7、sible,andeasytocausethelossofdroplets,whichcannotmeettheneedsofpracticalapplications.Basedontheaboveproblems,wefirstexploretheinfluenceofsolidsurfacemicrostructuresondropletwettabilitythroughsimulationandexperiment.Differentsurfacesimulationmodelwithcolumnarmicrostructures,flakemicro
