電場激勵下表面潤濕性可逆轉(zhuǎn)變及其對潤滑性能的影響.pdf

1、調(diào)控表面潤濕性在微流體系統(tǒng)、可調(diào)焦液體透鏡及潤滑減阻等方面具有廣泛的應(yīng)用。電潤濕是一種實(shí)時改變表面潤濕性的有效方法，但是如何實(shí)現(xiàn)潤濕性的可逆轉(zhuǎn)變?nèi)匀皇且粋€未解決的難題。為了理解電潤濕工藝中潤濕狀態(tài)轉(zhuǎn)變的機(jī)理和影響因素從而為潤濕狀態(tài)的可控轉(zhuǎn)變提供理論指導(dǎo)，論文對電場激勵下潤濕性轉(zhuǎn)變的動態(tài)過程進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究，主要工作和結(jié)論包括：
　　基于能量最小化方法，對外加電場、表面微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)及表面能對潤濕狀態(tài)轉(zhuǎn)變能壘的影響進(jìn)行了理論推導(dǎo)，

2、給出了不同表面微觀結(jié)構(gòu)條件及電場激勵作用下潤濕性轉(zhuǎn)變的條件；從電動力學(xué)角度出發(fā)，將電場激勵作為電動力耦合到流體動力學(xué)兩相流方程作為潤濕狀態(tài)轉(zhuǎn)變數(shù)值模擬的理論模型，為數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果分析提供了理論基礎(chǔ)。
　　基于相場法兩相流模型，對電場激勵作用下潤濕狀態(tài)轉(zhuǎn)變的動力學(xué)過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，電場激勵作用下，潤濕狀態(tài)轉(zhuǎn)變的驅(qū)動力主要源于氣液界面的電動力和由于電場對界面表面張力系數(shù)的影響表現(xiàn)出來的電潤濕效應(yīng)；潤濕狀態(tài)轉(zhuǎn)變的動態(tài)過程

3、及最終結(jié)果主要由氣液界面電場決定；影響電場的因素包括電壓、介電層及表面微觀結(jié)構(gòu)形式；表面結(jié)構(gòu)影響電場分布及潤濕狀態(tài)轉(zhuǎn)變能壘，優(yōu)化表面微觀結(jié)構(gòu)特征可以調(diào)控潤濕狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程。
　　通過硅微加工工藝制備了不同幾何特征的微結(jié)構(gòu)陣列，對微觀表面結(jié)構(gòu)影響潤濕性轉(zhuǎn)變的規(guī)律進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，由于能壘的存在，不能實(shí)現(xiàn)表面潤濕性的完全可逆轉(zhuǎn)變；控制部分填充狀態(tài)，可一定程度實(shí)現(xiàn)表面潤濕性的可逆轉(zhuǎn)變；可逆程度與部分填充程度存在一定關(guān)系，潤濕性的可