硅基底表面特性对微通道界面滑移的影响

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1、分类号：密级单位代巧１０１５１ＵＤＣ：＠乂是洛事乂掌、柄＾＇１全日制学术型硕：ｔ研究生学位论文括基底表面特性对微通道界面滑移的影响马晓委指导教师张会臣教授申请学位类别工学硕±学科（专业）名称軌，械工程学位授予单位大连海事大学２０巧年１月分类号密级ＵＤＣ单位代码１０１５１種基底表面特性对微通道界面潛移的影响马晓委指导教师张会臣职称教授学位授予单位大连海事大学申请学位级别工学硕±

2、学科（专业）机械工程论文完成日期２０１４年１２月答辩日期２０１５年１月答辩委员会主席，績、４，户Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｉｌｉｃｏｎｓｕｂｓｔｒａｔａｏｎｔｈｅ－ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｓｌｉｉｎｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｐＡ化ｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄ化ＤａｌｉａｎＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＩｎａｒｔｉａｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅ田ｔｓｆｏｒｔｈｅ

3、ｄｅｒｅｅｏｆｐｑｇＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｂｙＭａＸｉａｏｗｅｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ（ｇｇ）ＴｈｅｓｉｓＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＺｈａｎｇＨｕｉｃｈｅｎＪａｎｕａｒｙ２０１５大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明；本人郑重声明本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，＂＂撰写成硕：ｆ：学位论支珪基底表面特性对微通道界面滑移的影响。除论文中已经注明引用的内容外，对论文

4、的研巧做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名；易餐乐＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研巧生学位论文的规定；，即大连海事大学有权保留并向国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也

5、可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》（中国学术期刊（光盘版）电子杂志社）、《中国学位论文全文数据库》（中国科学技术信息研巧所）等数据库中，并Ｗ电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。：□在密后适用本授权书。本学位论文属于保密＾＇＂＂不保密曰／（请在Ｗ上方框内打Ｖ）论文作者签名■Ｊ日期：居Ｗ年／月ｆ日中文摘要摘要一个重要分支微流体系统作为微机电系统的，在生物医学、

6、化学工程等领域具有广泛应用。随着微流体技术的发展，液体在微通道中流动的阻力特性成为研究的热点。微通道壁面的润湿性在很多情况下影响流体的流动，超疏水表面通过降低材料表面自由能，来减小微通道中固液么间的吸附作用，使得流体在壁面处。发生速度滑移，从而减小界面阻力本文从实验测试和数值模拟两个方面研究了表面润湿性对微通道中流体流动的影响。ｃｒｏ－Ｐ采用ＭｉＩＶ微观粒子成像测速技术对由四种不同润湿特性的壁面两两组合的微通道进行流场测试，研究了壁面滑移速度与壁面涧湿性之间的关系。结果表明，

7、随着壁面疏水性的提高，壁面处的滑移速度增大；对于两侧壁面疏水性不一同的微通道，最大速度位置偏向疏水性较强的侧。在不同入日压力条件下，利用高速摄像系统记录空泡在由不同涧湿性的话表面组成的通道中的运动过程，研巧了壁面涧湿性对空泡在壁面处动态接触角的影响一。研究发现，空泡动态接触角随着壁面疏水性的增强而增大，且侧壁面疏水性的增强有助于提高另一侧壁面疏水性对动态接触角影响的敏感度。当入曰压力小于４０ｋＰａ时，壁面润湿性对空泡动态接触角的影响占主导作用；入口压为大于等于４０ｋＰａ时，壁

8、面渦湿性作用减弱，压力成为主要影响因素。采用计算流体动力学对微通道的流场分布Ｗ及空泡运动形状进行了数值模拟，分析了空泡动态接触角、滑移速度Ｗ及壁面润湿性之间的关系。分析表明，流场速度决定了空泡头部的形状，且空泡在壁面处的动态接触角与滑移速度存在明确的对应关系，用动态接触角可有效地表征壁面淆移。关键词：润湿性；超疏水：泣界滑移；汁算流体动为学；数值模热英文摘要ＡＢＳＴＲＡＣＴＡｓ