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应用激光蚀刻不同微织构表面的润湿性
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O642.42[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]合肥工业大学摩擦学研究所,合肥230009, [2]中北大学机械与动力工程学院,太原030051
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:51375132); 高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20120111110026)资助的课题~~
中文摘要:

运用激光微织构技术,通过控制微凹坑形状、间距、深度等参数,在45社钢表面制备了一组表面算术平均偏差S_a相同但表面微观结构不同的试件.使用Talysulf CCI Lite非接触式三维光学轮廓仪对表面进行测量,采用ISO 25178三维形貌表征参数对其形貌进行表征.在SL200 KS光学法固液接触角和界面张力仪上针对32#汽轮机油进行润湿性试验,分析了温度、液滴体积、表面结构特征等因素对润湿性的影响,并借助ISO25178中部分参数对固体表面形貌随机特征与其润湿性之间的关联性进行了量化研究.基于固液本征接触角为锐角,研究结果表明:固液接触角在润湿过程中先迅速减小,之后逐渐趋于稳定;固液平衡接触角随温度的升高而减小,随液滴体积的增大先增大后减小;激光微织构能够改变表面润湿性,S_a相同的表面,微织构形状、方向均影响表面润湿性,当槽状微织构表面的槽方向与液滴铺展方向一致时,润湿效果最优.ISO25178系列三维形貌表征参数中幅度参数(S_(ku),S_(sk))、空间参数(S_(tr),S_(al))、混合参数(S_(dq),S_(dr))与表面润湿性之间具有较强的关联性:S_(ku),S_(al),S_(dr)越大,S_(sk),S_(tr),S_(dq)越小的表面,固液平衡接触角越小,表面润湿性越好.

英文摘要:

In order to study the effects of working conditions and solid surface topography on the wettability of material,a series of No.45 steel specimens with the same surface arithmetic average height S_a and different surface microstructures is designed and manufactured by laser surface texturing.All the surfaces are measured by a non-contact three-dimensional(3D) optical profiler Talysulf CCI Lite and characterized by the IS025178.A series of wetting experiments is carried out with the No.32 turbine oil on an optical contact angle and surface tension meter SL200 KS.The effects of temperature,droplet volume and surface structure on the wettability are analyzed.Meanwhile,quantitative research of the relationship between the random characteristics of topography and wettability of the solid surface is conducted with parameters obtained from the IS025178.Based on the fact that the contact angle is an acute angle,the results show that the contact angle of the droplet on the solid surface decreases rapidly to a stable value in the wetting process.The stable value decreases with the increase of the temperature,while it first increases and then decreases with the increase of the droplet volume.The surface wettability can be affected by the laser micro-texturing.Surfaces with similar values of S_a show different wettabilities for different micro-textures with different shapes and directions.Textured surfaces with grooves along the spreading direction of the droplet perform the best wettability in our research.Results also predicate that the wettability of surface is greatly influenced by the amplitude parameters(S_(ku),S_(sk)),spatial parameters(S_(tr),S_(al)),hybrid parameters(S_(dq),S_(dr)),and feature parameters(S_(da),S_(dv)),which are all obtained from the IS025178.The wettability of hydrophilic surface becomes better with increasing S_(ku),S_(a1),and S_(dr) and reducing S_(sk),S_(tr),and S_(dq).

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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