梯度润湿性图案化表面的制备及其输运性能研究

刘前凯, 张杰, 孙鹏程, 王建平, 赵威, 杨吟飞, 赵国龙, 陈妮, 李亮, 何宁, 郝秀清

表面技术 ›› 2023, Vol. 52 ›› Issue (10) : 295-303.

PDF(2787 KB)
PDF(2787 KB)
表面技术 ›› 2023, Vol. 52 ›› Issue (10) : 295-303. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.10.025
表面功能化

梯度润湿性图案化表面的制备及其输运性能研究

  • 刘前凯1, 张杰1, 王建平1, 赵威1, 杨吟飞1, 赵国龙1, 陈妮1, 李亮1, 何宁1, 郝秀清1, 孙鹏程2
作者信息 +

Fabrication of Gradient Wetting Patterned Surface and Its Performance in Transportation

  • LIU Qian-kai1, ZHANG Jie1, WANG Jian-ping1, ZHAO Wei1, YANG Yin-fei1, ZHAO Guo-long1, CHEN Ni1, LI Liang1, HE Ning1, HAO Xiu-qing1, SUN Peng-cheng2
Author information +
文章历史 +

摘要

目的 针对液体输运距离短、速度慢等问题,提出一种基于梯度疏水基底的箭形图案化表面,该表面能有效改善液滴的输运性能。方法 对铝合金表面依次进行预处理、激光加工基底、低表面能改性处理和激光加工箭形亲水图案,得到具有良好输运性能的图案化表面。深入研究激光扫描速度对铝合金表面形貌和润湿性的影响。结果 随着激光扫描速度的提高,表面微结构由“微纳分层结构”逐渐变为“亚微米结构”,铝合金表面的粗糙度逐渐变小,导致表面静态接触角由150°左右降至107°左右,动态接触状态由滚动状态变为钉扎状态。另外,随着扫描速度的增加,基底表面O的质量分数从11.2%降至7.7%,F的质量分数从17.6%降至10.6%,表明表面氧化物减少,导致表面对含F有机物的吸附能力减弱,进而导致表面疏水性降低。液滴在基于梯度疏水基底的箭形图案化表面上的输运距离可达到61 mm,相较于均匀疏水基底,提高了34%。结论 采用梯度激光扫描速度和低表面能处理可简单、快速地获得梯度疏水基底,相较于基于均匀疏水基底的图案化表面,液滴在基于梯度疏水基底的图案化表面上的输运性能得到显著提高,液滴自发、定向和高性能的输运在水收集装置、传热设备等方面具有广阔的应用前景。

Abstract

Spontaneous transportation of liquid on wetting pattern has promising applications in water-harvesting devices, heat transfer equipment, etc. However, the technology is limited due to the expensive and complex processing techniques, and weak transportation capacities. An arrow-shaped patterned surface based on a gradient hydrophobic substrate is proposed to address the problems of short transportation distance and slow speed, which can effectively improve liquid transportation performance.

关键词

纳秒激光;梯度疏水基底;箭形亲水图案;输运距离;润湿性;定向输运

Key words

nanosecond laser; gradient hydrophobic substrate; arrow-shaped patterned surface; transportation distance; wettability; directional transportation

引用本文

导出引用
刘前凯, 张杰, 孙鹏程, 王建平, 赵威, 杨吟飞, 赵国龙, 陈妮, 李亮, 何宁, 郝秀清. 梯度润湿性图案化表面的制备及其输运性能研究[J]. 表面技术. 2023, 52(10): 295-303
LIU Qian-kai, ZHANG Jie, SUN Peng-cheng, WANG Jian-ping, ZHAO Wei, YANG Yin-fei, ZHAO Guo-long, CHEN Ni, LI Liang, HE Ning, HAO Xiu-qing. Fabrication of Gradient Wetting Patterned Surface and Its Performance in Transportation[J]. Surface Technology. 2023, 52(10): 295-303

基金

江苏省自然科学基金优秀青年基金(BK20190066);国家自然科学基金(51875285);中央高校基本科研业务费(NE2020005);霍英东教育基金会高校青年教师基金(20193218210002,171045)

PDF(2787 KB)

Accesses

Citation

Detail

段落导航
相关文章

/