微纳复合结构表面稳定润湿状态及转型过程的热力学分析?

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吴兵兵, 吴化平, 张征, 董晨晨, 柴国钟. 2015: 微纳复合结构表面稳定润湿状态及转型过程的热力学分析?, 物理学报, null(17): 176801. doi: 10.7498/aps.64.176801
引用本文: 吴兵兵, 吴化平, 张征, 董晨晨, 柴国钟. 2015: 微纳复合结构表面稳定润湿状态及转型过程的热力学分析?, 物理学报, null(17): 176801. doi: 10.7498/aps.64.176801
Wu Bing-Bing, Wu Hua-Ping, Zhang Zheng, Dong Chen-Chen, Chai Guo-Zhong. 2015: Thermo dynamic analysis of stable wetting states and wetting transition of micro/nanoscale structured surface, Acta Physica Sinica, null(17): 176801. doi: 10.7498/aps.64.176801
Citation: Wu Bing-Bing, Wu Hua-Ping, Zhang Zheng, Dong Chen-Chen, Chai Guo-Zhong. 2015: Thermo dynamic analysis of stable wetting states and wetting transition of micro/nanoscale structured surface, Acta Physica Sinica, null(17): 176801. doi: 10.7498/aps.64.176801

微纳复合结构表面稳定润湿状态及转型过程的热力学分析?

Thermo dynamic analysis of stable wetting states and wetting transition of micro/nanoscale structured surface

  • 摘要: 自然界中的微纳复合结构超疏水表面由于其独特的润湿性质引起了人们的广泛关注,大量实验研究表明了仿生人工微纳复合结构表面润湿性能的优越性,然而液滴在微纳复合结构表面的润湿状态和转型过程的理论研究还并不完善。本文首先用热力学方法分析了液滴在微纳复合结构表面可能存在的所有状态(四种稳定润湿状态和五种亚稳态到稳定态转型中的过渡态),推导出了相应的能量表达式及表观接触角方程;基于最小能量原理,确定液滴在微纳复合结构表面的稳定状态,较以往模型相比,能够更好的预测已有的实验结果;其次研究了微纳结构尺寸对稳定润湿状态和亚稳态到稳定态转型过程的影响;最后提出了微纳复合结构表面设计原则,即确定“超疏水稳定区”尺寸范围,为超疏水表面的制备提供理论依据。
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出版历程
  • 刊出日期:  2015-09-15

微纳复合结构表面稳定润湿状态及转型过程的热力学分析?

  • 浙江工业大学机械工程学院,特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室,杭州 310014

摘要: 自然界中的微纳复合结构超疏水表面由于其独特的润湿性质引起了人们的广泛关注,大量实验研究表明了仿生人工微纳复合结构表面润湿性能的优越性,然而液滴在微纳复合结构表面的润湿状态和转型过程的理论研究还并不完善。本文首先用热力学方法分析了液滴在微纳复合结构表面可能存在的所有状态(四种稳定润湿状态和五种亚稳态到稳定态转型中的过渡态),推导出了相应的能量表达式及表观接触角方程;基于最小能量原理,确定液滴在微纳复合结构表面的稳定状态,较以往模型相比,能够更好的预测已有的实验结果;其次研究了微纳结构尺寸对稳定润湿状态和亚稳态到稳定态转型过程的影响;最后提出了微纳复合结构表面设计原则,即确定“超疏水稳定区”尺寸范围,为超疏水表面的制备提供理论依据。

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