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 |
| 梯度润湿性图案化表面的制备及其输运性能研究 |
| Fabrication of Gradient Wetting Patterned Surface and Its Performance in Transportation |
| 投稿时间：2022-10-23 修订日期：2022-12-27 |
| DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.10.025 |
| 中文关键词: 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 |
| 英文关键词:nanosecond laser gradient hydrophobic substrate arrow-shaped patterned surface transportation distance wettability directional transportation |
| 基金项目: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) |
| 作者 | 单位 |
| 刘前凯 | 南京航空航天大学 机电学院，南京 210016 |
| 张杰 | 南京航空航天大学 机电学院，南京 210016 |
| 孙鹏程 | 南京航空航天大学 机电学院，南京 210016;香港城市大学 机械工程系，香港 999077 |
| 王建平 | 南京航空航天大学 机电学院，南京 210016 |
| 赵威 | 南京航空航天大学 机电学院，南京 210016 |
| 杨吟飞 | 南京航空航天大学 机电学院，南京 210016 |
| 赵国龙 | 南京航空航天大学 机电学院，南京 210016 |
| 陈妮 | 南京航空航天大学 机电学院，南京 210016 |
| 李亮 | 南京航空航天大学 机电学院，南京 210016 |
| 何宁 | 南京航空航天大学 机电学院，南京 210016 |
| 郝秀清 | 南京航空航天大学 机电学院，南京 210016 |
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| Author | Institution |
| LIU Qian-kai | College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China |
| ZHANG Jie | College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China |
| SUN Peng-cheng | College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China;Department of Mechanical Engineering, City University of Hong Kong, Hong Kong 999077, China |
| WANG Jian-ping | College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China |
| ZHAO Wei | College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China |
| YANG Yin-fei | College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China |
| ZHAO Guo-long | College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China |
| CHEN Ni | College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China |
| LI Liang | College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China |
| HE Ning | College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China |
| HAO Xiu-qing | College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China |
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| 中文摘要: |
| 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。 |
| 英文摘要: |
| 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. |
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