壁面浸潤(rùn)性對(duì)液滴撞擊液面行為的影響
發(fā)布時(shí)間：2020-12-19 16:23
研究壁面浸潤(rùn)性對(duì)液滴撞擊液面行為的影響.采用納米噴涂方法,制備內(nèi)壁具有超親水、疏水、超疏水浸潤(rùn)性的3種試管.采用高速攝影機(jī)記錄不同浸潤(rùn)性試管內(nèi)液滴撞擊凹凸氣液界面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.利用鏡面成像原理校準(zhǔn)液滴撞擊點(diǎn),使液滴撞擊試管液面正中央.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:壁面越疏水,產(chǎn)生射流現(xiàn)象的撞擊高度范圍越大.將撞擊形成的凹坑簡(jiǎn)化成圓錐,對(duì)液滴撞擊液面前后狀態(tài)進(jìn)行能量分析,解釋了壁面越疏水液滴撞擊液面越容易產(chǎn)生射流的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.
【文章來(lái)源】：安徽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019年05期 北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)
【部分圖文】：
圖１液滴撞擊液面的３種類(lèi)型表面制備和實(shí)驗(yàn)裝置
滴撞擊固體表面有決定性影響［１９－２１］，筆者則研究液滴撞擊不同浸潤(rùn)性壁面限制下有限液面的行為（見(jiàn)圖１（ｃ））．圖１液滴撞擊液面的３種類(lèi)型１表面制備和實(shí)驗(yàn)裝置１．１表面制備及表征實(shí)驗(yàn)需要制備３種不同浸潤(rùn)性（超親水、疏水和超疏水）內(nèi)壁的試管．制備過(guò)程如下：（１）將待處理的試管先后放入丙酮和無(wú)水乙醇，然后置于超聲波清洗器清洗３ｍｉｎ．（２）將清洗后的試管用去離子水沖洗，氮?dú)獯蹈桑ǎ常⿲獗�、壓力桶及長(zhǎng)管?chē)姌尠磮D２組裝．（４）對(duì)要制備的表面，分別按表１配置噴涂溶液．（５）將噴涂溶液倒入壓力桶，密封．開(kāi)啟氣泵，待壓力桶壓力達(dá)到０．２ＭＰａ時(shí)，置噴槍于離試管底部１０ｍｍ處，將噴槍開(kāi)至３檔（注：噴槍?zhuān)睓n為完全關(guān)閉，２檔為進(jìn)氣端閥門(mén)開(kāi)啟、進(jìn)料端閥門(mén)關(guān)閉，３檔為進(jìn)氣端及進(jìn)料端閥門(mén)同時(shí)開(kāi)啟），持續(xù)２ｓ左右．隨后調(diào)整噴槍至２檔，使噴槍距試管底部１０～４０ｍｍ范圍以１０ｍｍ·ｓ－１速度移動(dòng)，吹干試管底部．（６）噴涂后將試管倒置，在室溫下自然干燥．圖２噴涂系統(tǒng)第５期李享，等：壁面浸潤(rùn)性對(duì)液滴撞擊液面行為的影響３５
電鏡照片中顆粒（親水性納米二氧化硅）在表面非均勻分布，測(cè)得的靜態(tài)接觸角ｑ＝５．４°±２．０ｏ．圖３（ｂ）中，表面為一層致密的薄膜，測(cè)得的靜態(tài)接觸角ｑ＝９８．８°±３．２°．圖３（ｃ）中，疏水性納米二氧化硅在表面均勻分布，測(cè)得的靜態(tài)接觸角ｑ＝１４６．５°±７．３°．（ａ）：超親水試管，接觸角５．４°±２．０°；（ｂ）：疏水試管，接觸角９８．８°±３．２°；（ｃ）：超疏水試管，接觸角１４６．５°±７．３°．圖３ＳＥＭ照片及接觸角１．２實(shí)驗(yàn)裝置液滴撞擊液面現(xiàn)象的可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖４（ａ）所示，系統(tǒng)由液滴發(fā)生器、３維平移臺(tái)、高速攝影機(jī)（ＩＤＴ，ＭｏｔｉｏｎＰｒｏＹ４）以及ＬＥＤ光源（貝陽(yáng)，ＬＥＤ－６００ＡＩＩＩ）組成．ｄ表示液滴直徑，Ｄ表示試管內(nèi)徑，ｈ表示液滴離開(kāi)針頭時(shí)刻液滴下沿與試管液面接觸線的垂直高度．�。臑椋保�，１３ｍｍ，ｄ為２，３，４ｍｍ，ｈ為５０～９００ｍｍ，ＬＥＤ光源功率為３０Ｗ，高速攝影的采集頻率為４０００幀·ｓ－１．為了保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中液滴落點(diǎn)位于試管中心，筆者巧妙使用鏡子校準(zhǔn)落點(diǎn)．如圖４（ｂ）所示，在試管的一側(cè)放置一面鏡子，其放置方向與高速攝影機(jī)拍攝方向成角度ａ，試管與鏡子的垂直距離為ｌ．ｌ與ａ的值不宜過(guò)大，否則圖像一側(cè)清晰，一側(cè)模糊，建議ａ小于１５ｏ．左右調(diào)節(jié)試管，使落點(diǎn)位于直線ＡＢＣ．基于鏡像位置Ａ′，Ｂ′，Ｃ′與實(shí)際位置Ａ，Ｂ，Ｃ的關(guān)系，調(diào)節(jié)試管前后位置．例
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]利用軟模板和紫外光固化技術(shù)制備超疏水表面[J]. 劉斌,傅葉勍,阮維青,和亞寧,王曉工. 高分子學(xué)報(bào). 2008(02)
本文編號(hào)：2926210
【文章來(lái)源】：安徽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019年05期 北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)
【部分圖文】：
圖１液滴撞擊液面的３種類(lèi)型表面制備和實(shí)驗(yàn)裝置
滴撞擊固體表面有決定性影響［１９－２１］，筆者則研究液滴撞擊不同浸潤(rùn)性壁面限制下有限液面的行為（見(jiàn)圖１（ｃ））．圖１液滴撞擊液面的３種類(lèi)型１表面制備和實(shí)驗(yàn)裝置１．１表面制備及表征實(shí)驗(yàn)需要制備３種不同浸潤(rùn)性（超親水、疏水和超疏水）內(nèi)壁的試管．制備過(guò)程如下：（１）將待處理的試管先后放入丙酮和無(wú)水乙醇，然后置于超聲波清洗器清洗３ｍｉｎ．（２）將清洗后的試管用去離子水沖洗，氮?dú)獯蹈桑ǎ常⿲獗�、壓力桶及長(zhǎng)管?chē)姌尠磮D２組裝．（４）對(duì)要制備的表面，分別按表１配置噴涂溶液．（５）將噴涂溶液倒入壓力桶，密封．開(kāi)啟氣泵，待壓力桶壓力達(dá)到０．２ＭＰａ時(shí)，置噴槍于離試管底部１０ｍｍ處，將噴槍開(kāi)至３檔（注：噴槍?zhuān)睓n為完全關(guān)閉，２檔為進(jìn)氣端閥門(mén)開(kāi)啟、進(jìn)料端閥門(mén)關(guān)閉，３檔為進(jìn)氣端及進(jìn)料端閥門(mén)同時(shí)開(kāi)啟），持續(xù)２ｓ左右．隨后調(diào)整噴槍至２檔，使噴槍距試管底部１０～４０ｍｍ范圍以１０ｍｍ·ｓ－１速度移動(dòng)，吹干試管底部．（６）噴涂后將試管倒置，在室溫下自然干燥．圖２噴涂系統(tǒng)第５期李享，等：壁面浸潤(rùn)性對(duì)液滴撞擊液面行為的影響３５
電鏡照片中顆粒（親水性納米二氧化硅）在表面非均勻分布，測(cè)得的靜態(tài)接觸角ｑ＝５．４°±２．０ｏ．圖３（ｂ）中，表面為一層致密的薄膜，測(cè)得的靜態(tài)接觸角ｑ＝９８．８°±３．２°．圖３（ｃ）中，疏水性納米二氧化硅在表面均勻分布，測(cè)得的靜態(tài)接觸角ｑ＝１４６．５°±７．３°．（ａ）：超親水試管，接觸角５．４°±２．０°；（ｂ）：疏水試管，接觸角９８．８°±３．２°；（ｃ）：超疏水試管，接觸角１４６．５°±７．３°．圖３ＳＥＭ照片及接觸角１．２實(shí)驗(yàn)裝置液滴撞擊液面現(xiàn)象的可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖４（ａ）所示，系統(tǒng)由液滴發(fā)生器、３維平移臺(tái)、高速攝影機(jī)（ＩＤＴ，ＭｏｔｉｏｎＰｒｏＹ４）以及ＬＥＤ光源（貝陽(yáng)，ＬＥＤ－６００ＡＩＩＩ）組成．ｄ表示液滴直徑，Ｄ表示試管內(nèi)徑，ｈ表示液滴離開(kāi)針頭時(shí)刻液滴下沿與試管液面接觸線的垂直高度．�。臑椋保�，１３ｍｍ，ｄ為２，３，４ｍｍ，ｈ為５０～９００ｍｍ，ＬＥＤ光源功率為３０Ｗ，高速攝影的采集頻率為４０００幀·ｓ－１．為了保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中液滴落點(diǎn)位于試管中心，筆者巧妙使用鏡子校準(zhǔn)落點(diǎn)．如圖４（ｂ）所示，在試管的一側(cè)放置一面鏡子，其放置方向與高速攝影機(jī)拍攝方向成角度ａ，試管與鏡子的垂直距離為ｌ．ｌ與ａ的值不宜過(guò)大，否則圖像一側(cè)清晰，一側(cè)模糊，建議ａ小于１５ｏ．左右調(diào)節(jié)試管，使落點(diǎn)位于直線ＡＢＣ．基于鏡像位置Ａ′，Ｂ′，Ｃ′與實(shí)際位置Ａ，Ｂ，Ｃ的關(guān)系，調(diào)節(jié)試管前后位置．例
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]利用軟模板和紫外光固化技術(shù)制備超疏水表面[J]. 劉斌,傅葉勍,阮維青,和亞寧,王曉工. 高分子學(xué)報(bào). 2008(02)
本文編號(hào)：2926210
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