硅基底超疏水表面的构建及其减阻特性研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:sust_alex
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近年来随着微流体系统的不断发展,人们致力于研究微流体系统的减阻措施。与宏观系统不同的是微流体系统的阻力主要来源于流体与壁面之间的静电力、范德华力等分子力的吸附作用,传统的减阻手段已经不适用,更多是通过降低微流体材料表面对流体的吸附作用,实现减阻效应。超疏水表面可以有效的降低材料表面自由能,进而减小流体与微流体系统壁面的吸附作用,同时液滴在超疏水表面上特殊的存在方式导致流体在壁面接触发生速度滑移,最终起到减阻的作用。本文的主要工作如下:1、通过表面加工与低表面能物质改性结合的方法在单晶硅表面构建疏水、超疏水表面。通过与理论模型对比分析了材料表面润湿性与表面纹理的关系,结果表明纹理间距越小,高度越大,越容易获得超疏水表面;不同低表面能物质对润湿性有不同的作用,选用的四种自组装分子膜作为低表面能物质改性材料表面获得表观接触角的关系是:FDTS>FOTS>OTS>MPS。2、采用多功能摩擦磨损试验机测试FOTS在单晶硅表面的减摩效应及紫外照射对其减摩的影响。结果表明:通过采用自组装分子膜改性,可以很大程度降低单晶硅表面的摩擦系数,有良好的减摩效应;而紫外照射会影响自组装分子膜的减摩效应,而且照射时间越长,影响越大。3、基于Fluent软件模拟超疏水表面在微通道中的减阻现象发现:由于流体流经超疏水表面时存在速度滑移,所以超疏水表面在微流体微通道中可以起到很好的减阻效果,而且纹理间距越大,减阻效果越明显,最大减阻率能达到25.27%。
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