【摘 要】
:
超疏水材料因为其独特的润湿性,在油水分离、防疏冰等方面表现出巨大的应用潜力。然而目前报道的超疏水表面制备方法普遍存在着制备工艺复杂、成本高、试剂腐蚀性强、适用范围窄等问题。本文提出了一种基于静电喷雾技术制备超疏水表面的新方法并通过理论和实验对该方法进行了探究,主要内容包括以下几点:(1)研究了超疏水理论和静电喷雾机理。分析了气、液、固三相界面接触的四种模型;利用高斯定理推算出使用针环电极时,液体射
【基金项目】
:
国家自然科学基金面上项目“静电喷射微粉磨粒均布的微结构阵列原位抛光新方法与工艺研究”(项目批准号:51975204);
论文部分内容阅读
超疏水材料因为其独特的润湿性,在油水分离、防疏冰等方面表现出巨大的应用潜力。然而目前报道的超疏水表面制备方法普遍存在着制备工艺复杂、成本高、试剂腐蚀性强、适用范围窄等问题。本文提出了一种基于静电喷雾技术制备超疏水表面的新方法并通过理论和实验对该方法进行了探究,主要内容包括以下几点:(1)研究了超疏水理论和静电喷雾机理。分析了气、液、固三相界面接触的四种模型;利用高斯定理推算出使用针环电极时,液体射流感应荷电时的荷质比和接触荷电时针环电极电容器容量,验证了两种荷电方式下的射流状态与电压之间的关系;分析了带电液体射流在电场中的所受的体积力和表面力;基于Rayleigh极限分析了荷电液滴在电场中的破碎原因。(2)通过理论和实验研究了静电喷雾技术制备超疏水表面方法。从静电喷雾制备表面微结构、低表面能改性和二氧化硅的理化性质三方面介绍了静电喷雾制备超疏水表面的原理;探讨了静电喷雾电压和时间、二氧化硅粒径等参数对样件表面形貌和润湿性能的影响;分析了沉淀法和气相法二氧化硅在制备粗糙的表面微结构上的差异;以不锈钢网、铜网、腈纶网基材制备超疏水表面,证明了该方法适用性广泛;将超疏水样件浸泡于不同p H的电解质溶液中,验证了其化学稳定性良好;通过与喷枪法、浸泡法对比,发现静电喷雾制备的表面微结构均匀性和密集性更好。(3)测试了超疏水网的油水分离性能。从超疏水网的润湿性和防水性验证了超疏水网油水分离的可行性;通过接触角、液滴碰撞和液体浸润验证看超疏水网对水和油的润湿性相反;测试了网对水的支撑力以评价其防水性,发现超疏水网能承受的水压约为未处理的不锈钢网的两倍,并且经过长时间油流冲击后仍具有较好的防水性能;进行浮油收集实验,从收集率、环境适应性、油水分离纯度和循环使用性能四个方面证明了超疏水网具有优异的油水分离性能。(4)制备了耐磨超疏水涂层并测试了该涂层的防疏冰性能。在载玻片与二氧化硅涂层之间添加粘合剂以提高超疏水涂层的耐磨性能;使用不同目数的砂纸打磨涂层,打磨前后其接触角变化在7°以内,表明该涂层具有耐磨性;从液滴与过冷表面的碰撞、霜层的形成和冰块的脱落实验三方面测试超疏水处理前后的载玻片的防疏冰能力。
其他文献
随着科技的发展,微结构表面在光学领域的应用愈加广泛。其中基于复制技术的模压成型工艺可大批量高效率生产微结构光学元件。在这项工艺中,微结构光学元件的表面质量与模具的粗糙度息息相关。因此研究微结构模具的抛光工艺具有重要意义。本文分析了超声抛光中的材料去除机理,对超声作用下的压力与空泡的分布特征进行了数值仿真。设计了超声振动系统中的换能器与变幅杆并对变幅杆振动稳定性进行分析,其后进行超声振动抛光实验。具
随着能量直接沉积技术的持续发展,人们对其加工质量、加工成本和加工效率都提出了更高的要求,而以丝材为原料的能量直接沉积技术具有以粉末为原料无法替代的优势。目前,国内送丝激光沉积技术尚处于起步阶段,本文提出了中轴送丝多激光束与电阻热复合沉积新工艺,并对此新工艺进行理论和试验研究:(1)本文设计制造了中轴送丝多激光束与电阻热复合沉积新工艺试验平台,提出以485通讯为核心的控制系统并开发专用控制软件,分析
随着航空航天、精密加工、能源动力、环境保护等领域技术的发展,旋转机械尤其是涡轮机械对高转速、高效率、高精度等的要求越来越迫切。气体轴承因其低摩擦损耗、宽温度适用范围、低粘性可实现高转速支承以及结构简单等优点而广受关注,可倾瓦多孔质轴承是一种采用多块可倾轴瓦组合结构、使用外部压缩气体通过多孔质材料节流的气体轴承,多孔质节流使其具有高刚度、高阻尼特性和高承载能力,可倾瓦结构减弱了工作时的交叉耦合刚度提
激光增减材复合制造工艺充分发挥了激光增材制造技术方便快捷、高柔性的优点,以及减材加工优质加工精度的优势,受到越来越多高校和研究机构的青睐。本文以激光增减材复合制造薄壁柱状零件尺寸精度和形状精度为主要内容开展相应的研究。首先,在分析薄壁柱状零件结构特征的基础上,设定试验研究方法。通过对比分析直线拟合成形方法和曲线运动拟合成形方法,最终选用曲线运动拟合成形,利用人工编程规划增材件成形路径。基于成形件表
金刚石作为一种高硬度、高强度、具有优异的导热性以及耐磨性的超硬材料,被广泛地运用于制作加工刀具与磨具。然而,金刚石的高硬度、高强度等特点使得其在传统的磨削加工过程中容易出现加工效率低、加工质量差以及加工周期长等难题;在采用长脉冲激光进行加工时存在能量积累,容易出现热损伤等不良影响,这些问题的出现极大地限制了金刚石刀具与磨具的进一步应用以及相关技术的发展。由于飞秒激光具有脉宽极短、单脉冲能量极高等特
位移作为结构状态评估和性能评价的一个关键参数,在结构健康监测、检测及荷载试验中具有重要意义。传统的位移测量手段在实际工程应用中易受到环境因素的限制,视觉测量方法具备非接触、低成本和便于实施远距离测量等优势因而受到了广泛关注。为了满足土木工程结构位移的非接触测量需求,本文开展了基于数字图像相关的亚像素位移测量研究。提出了应用固定相机和无人机测量结构位移的方法,并对该方法进行了理论分析和实验验证。本文
机械结构的疲劳破坏是机械结构在实际使用中失效的主要原因之一。自从人们认识到疲劳载荷对机械结构造成的破坏后,人们开始研究如何预测机械结构在受到疲劳载荷下的实际工作寿命,提出了许多疲劳分析理论,并已成功预测实际工况下机械结构的疲劳寿命。但由于疲劳问题的复杂性,目前并没有一个公认的疲劳寿命预测方法,还需对机械结构的疲劳破坏进行深入研究,同时随着计算机辅助技术的不断发展,越来越多的工程人员借助计算机对机械
气体箔片轴承(以下简称气体轴承)是一类使用环境大气或者其他气体作为工作介质的滑动轴承,其可靠性高、耐高温,并且免维护,在石油化工、能源、航空航天等领域得到了愈加广泛的应用。国内外学者为了提高气体轴承的性能,从箔片材料、轴承结构等方面进行改进,进行了大量的理论及实验研究。气体轴承也存在如较低阻尼、较低承载能力、性能单一等缺陷,这些缺点影响了气体轴承更广泛的应用。研究发现,形状记忆合金(Shape M
高速永磁同步电主轴由于具有功率密度高、结构紧凑、效率高、输出力矩特性稳定等显著优点,近年来在高速机床领域应用越来越广泛。但随着高速加工技术对永磁同步电主轴的高转速和高功率密度要求越来越高,其内置电机定转子的散热越来越受到结构尺寸小等因素的制约,电机定转子和轴承发热难以在有限的空间内有效散发。电主轴温升高,一方面会引起主轴热伸长和热变形,导致加工精度降低,另一方面将会导致电机转子永磁体产生不可逆退磁
随着国内汽车保有量急速上升,随之道路交通事故数量也在急速上升。在交通事故中,非致命的损伤占很大的比例,其中乘员身体受伤的种类繁多,而颈部损伤是其中最难以根治、损伤机理最复杂的一种,给伤者带来长期的负担。20世纪50年代有人开始研究事故中乘员头颈部的动态响应,但都是通过尸体或者志愿者进行实验,容易触碰道德伦理的底线。而现如今,逐步有通过有限元数值仿真模拟现实中人头颈部的动力学响应的研究,不仅不违背伦