基于超疏水薄膜的制备及气液两相流动的研究

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1、大连理工大学硕士学位论文超疏水薄膜的制备及气液两相流动的研究姓名：方薪晖申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：于志家20090601大连理工大学硕士学位论文摘要本文利用溶胶．凝胶法，配制出稳定透明的氧化铝溶胶后，在玻璃基底镀上凝胶膜，经沸水处理构建出具有微纳米粗糙结构的勃姆石薄膜，再利用含氟材料降低其表面能，所得薄膜具有超疏水特性，接触角达168．30，接触角滞后为50。表面的扫描电镜分析发现沸水处理前，薄膜表面光滑，呈块状结构。沸水处理后，薄膜形成大量网络状多孔结构，粗糙度在微纳米级别。研究结果表明，表面微细粗糙结构对表面的超疏水性起到了决定性作用，是制备超疏水表面

2、的关键所在。本文还考察了不同实验条件对溶胶形态的影响，并且对超疏水薄膜的化学结构进行了分析，提出了沸水处理过程对粗糙结构形成的影响机理。另外，对超疏水薄膜的透光、自清洁及防污性能进行了初步研究。本文分别在内径1—5ram的亲、疏水玻璃微细通道内进行了气液两相流动实验。通过对大量实验现象的观察和实验结果的分析，确定了亲、疏水微细通道内气液两相流动的基本流型，并分别绘制了流型图。在流型图的基础上，对管径和壁面润湿性对流型及其转换边界的影响进行了详细的描述与讨论。同时本文根据实验数据得出的结果与前人的研究结果进行了对比，结果表明，本文微细通道内流型图与前人在相似管径下的结果基本

3、一致，但是与常规大管径下的流型图存在明显差异。此外，本文还尝试采用压差波动特性来识别流型，结果表明这一方法是可行的，与观察法划分的流型相一致。关键词：溶胶一凝胶；超疏水；粗糙结构；气液两相流超疏水薄膜的制备及气液两相流动的研究FabricationofSuperhydrophobicFilmandStudyofGasLiquidTwoPhaseFlowAbstractSuperhydrophobicfilmhasbeensuccessfullypreparedOilglasssubstratebys01．gelmethod．Specially,thestableandtr

4、ansparentaluminasolwasusedforfilmcoating．Thegelfilmwasimmersedinboilingwater,andthenthenetwork．1ikeroughstructureWasformed．Subsequently，theroughsurfaceWasmodifiedwithfluoroalkylsilane．、Mththemeasurementofvideo。opticscontactangletester,thelargestwatercontactangleonthefilmiS168．30．andthecon

5、tactanglehysteresisisabout50．Thepreparedfilmsarecharacterizedfoundthatthesurfaceofthefilmbeforesmoothblockystructure．AfterimmersionbyreCallSofscanningelectronmicroscopy．Itisimmersioninboilingwaterobviouslypresentsainboilingwaterfor10IniIl，thefilmpresentsanetwork—likeroughstructurewhichiso

6、fmicro．nanograde．111eexperimentalresultsdemonstratethatthesurfacemicro-structureiSthekeytothepreparationofsuperhydrophobicsurface．Effectsofdifferentparametersonsolstatearealsoinvestigated．Andbaseontheanalysisofchemicalcompositionofthesuperhydrophobicfilm,weproposethemechanismoftheformatio

7、nofthemicrostructure．Inaddition,thevisibletransparencyandself-cleaningpropertiesofthefilmsarediscussed．Experimentsofair-watertwophaseflowareperformedin1—5mmI．Dhydrophilicandhydrophobicmicro／minitubes，respectively．Theexperimentalresultstogetherwithlargeamountsofobser