微结构表面CassieWenzel润湿模式转换机制研究.pdf

《微结构表面CassieWenzel润湿模式转换机制研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2013年11月润滑与密封NOV．2013第38卷第11期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．38No．11DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2013．11．008微结构表面Cassie／Wenzel润湿模式转换机制研究李小兵(南昌大学机电工程学院江西南昌330031)摘要：粗糙表面固液润湿模式主要有Wenzel、Cassie2种，Cassie润湿模式有利于微结构表面的超疏水自清洁作用，因而对于超疏水表面需要阻止固液界面从Cassie模式向Wenzel模式转换。探讨Cassie／Wenzel(C／W)润湿模式转换机制以及微结构表面阻止C／W润湿

2、模式转换的条件。研究表明，表面能大小是导致润湿模式转换的决定性要素，要阻止C／W润湿模式转换，应当选择适当的表面微结构几何参数使得Cassie模式的能量比Wenzel模式的低；对于圆柱／方状凹坑、圆柱／方状凸起等单级微观结构表面，可以通过增大凹坑深度比／凸起高度比或者减小凹坑／凸起间距比阻止发生C／W润湿模式转换。而凹坑微观结构有利于防止C／W润湿模式转换，更适合制备超疏水表面。关键词：微结构；润湿模式；转换机制；表面能；结构参数中图分类号：TB117文献标识码：A文章编号：0254—0150(2013)11—030—4TransitionMechanismofCassie／Wenz

3、elWettingModelonMicroStructureSurfacesLiXiaobing(SchoolofMechatronicsEngineering，NanchangUniversity，NanchangJiangxi330031，China)Abstract：WenzelandCassiemodelsaretwomainkindsofsolid—liquidwettingmodelsontheroughsurfaces．Cassiewettingmodelishelpfultosuper—hydrophobicandself-cleanfunctionofmicro-s

4、tructuresurfaces，sothatitisamustforSU—per—hydrophobicsurfacestopreventsolid-liquidinterfacetransitingfromCassiemodeltoWenzelmode1．ThetransitionmechanismofCassie／Wenzel(c／w)wettingmodelandtheconditiontopreventC／Wwettingmodeltransitionwerere—searched．Theresultsshowthatthesizeofsurfaceenergyisthed

5、ecisivefactorforwettingmodeltransition．Inordertopre—ventC／Wwettingmodeltransition，thesuitablemicrostructuralparametersareselected90thattheCassiemodel’sehergyisunderWenzelmodel’S．Forsinglegrademicrostructuresurfacesofcolumn／squareconcaveandcolumn／squareconvex，theC／Wwettingmodeltransitioncanbepre

6、ventedbyincreasingtheconcavedepthandconvexheightorreducingthespacingofconcaveandconvex．Theconcavemicro—structuresarehelpfultopreventC／Wwettingmodeltransitionandevenmoresuitabletopreparesuper-hydrophobicsurfaces．Keywords：microstructures；wettingmodel；transitionmechanism；surfaceenergy；structuralpa

7、rameters随着微纳米科学技术的发展及越来越多的行业对以同时存在2种润湿模式，并且2种模式之间还可能特殊表面性能材料的迫切需求，固液界面的润湿与滑发生转换。Cassie模式到Wenzel模式的转换(称为移行为等界面效应受到了广泛关注。固体表面的润湿C／W转换)，是指在液滴的自身重力或外界干扰作用性主要由其化学组成和微观几何结构决定。固液界下，发生的由Cassie润湿模式到Wenzel润湿模式的面的润湿模式主要有Wenzel和Cassie2种，Wenze