表面冷凝特性的可视化实验研究文献综述

 2022-10-28 10:10
  1. 文献综述(或调研报告):

当液体与固体相接触时,原有的气-液表面或气-固表面会自发地被固-液界面所取代,这种现象称为润湿。通常用接触角来描述液体在固体表面上的润湿现象。Young 首次提出用平衡接触角描述三相线处的受力平衡,即Young方程,以接触角大小为判据,当theta;<90°时为亲水表面,当90°<theta;<150°时为疏水表面,当theta;>150°且滚动角小于5°时为超疏水表面。

Wenzel 研究了粗糙表面和多孔表面上的润湿。考虑到表面粗糙r,Wenzel 提出了水滴沿表面粗糙结构浸润表面,与表面形成“湿接触”。“湿接触”对液滴接触线产生较强的“钉扎效应”,使得液滴具有较低的移动能力,对滴状冷凝过程具有极为不利的影响。

Cassie和Baxter则进一步拓展了Wenzel方程研究了液滴停留在粗糙结构顶端的情况,则平衡接触角为:

其中,为固液接触面积分率。,Cassie态的非“湿接触”润湿模式使得液滴以滚动形式快速运动,在自清洁、抗霜防冻等领域具有显而易见的应用价值。

Queacute;reacute;[1]提出,润湿模式转变是由液滴内外压差,即液滴曲率决定的。

Nosonovsky和Bhushan[2]研究了使润湿模式发生转变的可能因素,并提出多尺度粗糙结构的曲率决定了Cassie润湿模式的稳定。

Narhe[3]等对不同几何结构的微米尺度超疏水表面冷凝液地的动态胜场进行了研究,并根据冷凝形态,给出了模型,微米柱间的小液滴相互作用导致了微米柱被完全浸没,形成Wenzel态润湿。

Wier[4]等在不同结构参数的微米尺度超疏水表面上进行了冷凝实验,得到了和Narhe相同的结果。

Bhushan[5]等在环境扫描电镜下观察了微米尺度下硅阵列表面冷凝过程,实验观察到液滴首先随机在硅柱顶端及侧壁生长,随着合并的发生,野地进入柱结构中间,呈现Wenzel润湿模式。

在微米尺度下,由于核化尺寸远远小于结构尺寸,因此微米结构无法对小于结构尺寸的液滴形成限制作用,促进了Wenzel态液滴的形成。

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