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表面技术 2023年第7期52卷 130-138页

作者：孙楠楠晁珅朱桂香王永强刘成龙郭峰内燃机可靠性国家重点实验室山东潍坊261041 潍柴动力股份有限公司山东潍坊261041 青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

目的探究有限量供油条件下,润湿梯度表面对往复运动条件下的油膜润滑增效作用。方法首先在玻璃试样表面制备一层疏油涂层,降低工作表面润湿性。其次,利用飞秒激光将一定宽度的条状图案刻蚀到掩膜板上,通过掩膜法,利用氧等离子刻蚀技术... 详细信息

目的探究有限量供油条件下,润湿梯度表面对往复运动条件下的油膜润滑增效作用。方法首先在玻璃试样表面制备一层疏油涂层,降低工作表面润湿性。其次,利用飞秒激光将一定宽度的条状图案刻蚀到掩膜板上,通过掩膜法,利用氧等离子刻蚀技术在玻璃块疏油涂层上构造不同宽度的亲油轨道,形成了润湿梯度表面。然后使用往复运动光弹流膜厚测量仪对亲油轨道的膜厚及油池变化进行测试。试验选用低黏度的PAO4基础润滑油,限量供给0.04μL。钢球与玻璃试样表面构成点接触往复运动摩擦副模型。结果具有一定亲油轨道宽度(0.2、0.4mm)的润湿性梯度表面具有较好的集油性能。润湿性梯度表面在往复运动行程中心位置作用最为明显,在所给试验条件下膜厚最大为原始表面的3倍。钢球-钢块接触副的摩擦测试结果表明,本文提出的润湿梯度表面使摩擦因数最高下降30%。另外,由于载荷效应导致接触区外侧毛细集油作用减弱,乏油程度增加,随着载荷增加,润滑油膜减小。油滴在一定宽度亲油轨道的扩散仿真结果说明润湿性梯度表面可以有效地将润滑油限制在轨道内,有利于往复运动过程中润滑剂的回流。结论提出的润湿性梯度表面有较强的集油作用,改善往复运动弹流接触副的供油和润滑状态。

关键词：有限量供油往复运动油膜厚度自集油润湿梯度表面载荷效应

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二氧化硅基润湿梯度表面制备及其静润湿特性分析

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中国舰船研究 2023年第3期18卷 205-211页

作者：魏航杜伟李广华杜鹏李明升文俊谢络王鹰胡海豹西北工业大学航海学院陕西西安710072 武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430205 郑州机电工程研究所河南郑州450015

[目的]润湿梯度表面在水面舰船防污、潜艇减阻等领域具有潜在应用价值,有待进一步研究低成本、低复杂度的制备技术。[方法]采用气相沉积法、碱腐蚀法和两者复合法,开展二氧化硅基润湿梯度表面的制备及其静润湿特性的研究分析。[结果]气... 详细信息

[目的]润湿梯度表面在水面舰船防污、潜艇减阻等领域具有潜在应用价值,有待进一步研究低成本、低复杂度的制备技术。[方法]采用气相沉积法、碱腐蚀法和两者复合法,开展二氧化硅基润湿梯度表面的制备及其静润湿特性的研究分析。[结果]气相沉积法制备表面的最大接触角和变化范围分别为104.9°,23°左右;碱腐蚀法制备表面分别为80.2°,60°左右;两者复合法制备表面分别为102.1°,40°左右,且气相沉积过程在表面润湿性梯度制备中起主导作用。[结论]研究成果可为海洋装备的功能表面制备提供参考。

关键词：非金属材料碱腐蚀润湿梯度表面气相沉积

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水滴在润湿梯度及各向异性表面润湿行为的研究

水滴在润湿梯度及各向异性表面润湿行为的研究

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作者：王涛中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

液滴的润湿及运移不仅是一种自然现象,在生物医药、冷凝换热及喷墨打印等很多方面具有广泛的应用。随着纳米技术的发展,纳米尺度液滴的润湿及运移在微纳米流体设备上的应用前景广阔。然而,目前针对纳米尺度液滴润湿的研究很少,尤其针对... 详细信息

液滴的润湿及运移不仅是一种自然现象,在生物医药、冷凝换热及喷墨打印等很多方面具有广泛的应用。随着纳米技术的发展,纳米尺度液滴的润湿及运移在微纳米流体设备上的应用前景广阔。然而,目前针对纳米尺度液滴润湿的研究很少,尤其针对应用广泛的润湿梯度及各向异性表面上液滴润湿的研究更少,其微观润湿机理尚不明确。由于尺寸效应的影响,这种纳米尺度液滴的润湿现象与宏观液滴具有本质的区别。因此,亟需开展液滴在润湿梯度及各向异性表面上润湿的一些基础研究工作。鉴于此,本文采用分子模拟方法,系统研究了水滴在这两种表面的润湿及运移现象,探讨了其润湿及运移的机理。当水滴放置在润湿梯度表面上时,其可以自发的由疏水端运移到亲水端。对其运移过程的细致研究发现,水滴的运动包括铺展和收缩两个过程。在铺展过程中水滴会在-NH区域出现前驱膜现象,这对水滴的前进起到非常关键的作用。对其运动的微观分析表明,水滴与固体表面的相互作用能E以及水滴内部水分子之间的相互作用能E对水滴的运动起着错综复杂的交织关系。此外,对修饰区段的宽度以及梯度的大小对水滴运动影响的研究表明,较小的修饰宽度和较大的梯度均会促进水滴的运移。对于水滴在各向异性表面上润湿行为的研究发现,随着水滴半径的增加,其在表面的润湿吸附行为可以分为四种:铺展、受限、振动和滑动。对水滴的吸附过程以及接触角、密度分布函数以及相互作用能等参量的细致分析得到了不同尺寸水滴在各向异性表面的润湿机理。研究结果表明,当水滴半径小于19?时,亲水区域强烈的束缚作用是影响水滴吸附的主要因素;当其半径大于19?时,亲水区域的影响大大减弱,此时,水滴的润湿主要由疏水区域控制。

关键词：水滴润湿梯度表面运移各向异性表面润湿分子模拟

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加热表面上受接触角迟滞影响的液滴动态特性

加热表面上受接触角迟滞影响的液滴动态特性

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作者：程冉华北电力大学

学位级别：硕士

固体表面上液滴的运动在自然界中普遍存在,而实际固体表面上不可避免地存在接触角迟滞现象,同时液滴运动还受温度敏感性、润湿梯度表面、基底放置方式等多种因素的影响,深入研究这些因素影响液滴运动的内在机理,有助于实现对液滴运动的... 详细信息

固体表面上液滴的运动在自然界中普遍存在,而实际固体表面上不可避免地存在接触角迟滞现象,同时液滴运动还受温度敏感性、润湿梯度表面、基底放置方式等多种因素的影响,深入研究这些因素影响液滴运动的内在机理,有助于实现对液滴运动的调控,进而改进生产工艺,有利于生产生活,具有重要意义。因此,本文采用数值模拟的方法,对加热表面上受接触角迟滞影响的液滴的动态特性进行了深入研究,主要内容如下:针对液滴在均匀加热固体表面上的蒸发过程,基于润滑理论建立了液滴厚度的演化方程,引入接触角迟滞模型,对考虑接触角迟滞的液滴蒸发过程进行研究,分析了无接触角迟滞和迟滞角取不同值的情况下液滴蒸发时的特征参数变化,探讨了不同气-液界面张力温度敏感性对液滴蒸发特征的影响;并进行了相关的蒸发实验研究,与数值模拟结果进行对比。研究表明,接触角迟滞和气-液界面张力对温度的敏感性对液滴蒸发有重要影响,均可加快液滴蒸发进程。迟滞角的增大使接触线钉扎时间延长,铺展阶段和去钉扎阶段时长缩短,去钉扎阶段的接触角减小,液滴整体呈扁平状,气-液界面接触面积大,液滴蒸发加快;增加气-液界面张力对温度的敏感性使平衡接触角、前进接触角和后退接触角均减小,强化了液滴在壁面上的润湿效果,液滴传热得以加强,加快蒸发进行。水滴在加热玻璃片表面上蒸发的实验结果与模拟结果总体吻合良好,采用考虑接触角迟滞的理论模型可较准确地反映液滴运动过程。在以上研究基础上,数值模拟了液滴在具有润湿梯度的倾斜表面的迁移运动,探究了接触角迟滞、润湿梯度(润湿性差异)、壁面倾角对液滴迁移动态特性的影响。研究结果表明,液滴在润湿梯度表面上趋于向润湿性好,也就是更亲水的一侧迁移。随迟滞角增大,液滴的铺展能力降低,液滴向润湿性好的方向的迁移运动受到抑制;润湿梯度的增大,加快液滴向润湿性好的一侧的迁移速度;倾斜角的增加使液滴由向上“爬坡”的运动演化为沿壁面下滑。这是因为随倾角增加,重力在壁面方向的分力逐渐增加,促使液滴克服润湿梯度的影响,逐渐向低润湿性的一侧迁移。

关键词：接触角迟滞接触线蒸发润湿梯度表面数值模拟

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