物理化学学报
物理化學學報
물이화학학보
ACTA PHYSICO-CHIMICA SINICA
2013年
8期
1762-1770
,共9页
刘天庆%孙玮%李香琴%孙相彧%艾宏儒
劉天慶%孫瑋%李香琴%孫相彧%艾宏儒
류천경%손위%리향금%손상욱%애굉유
超疏水%纳米结构%冷凝%液滴%生长模式%润湿状态%机理%模型
超疏水%納米結構%冷凝%液滴%生長模式%潤濕狀態%機理%模型
초소수%납미결구%냉응%액적%생장모식%윤습상태%궤리%모형
Super-hydrophobicity%Nano structure%Condensation%Drop%Growth mode%Wetted state%Mechanism%Model
分析并计算了纳米结构表面上冷凝液滴按照不同途径长大的过程中液滴能量的增加速率,并以能量增加最小为判据来确定液滴的生长途径.结果表明,纳米结构内形成的冷凝液斑在初期按接触角(CA)增加的模式生长时,其能量增加速率远低于其它模式,于是,初始液斑先按增大接触角、并保持底面积不变的模式生长,直至液滴达到前进角状态.此后,沿接触角增加的模式长大所导致的能量增加速率开始远高于其它生长模式,于是液滴三相线开始移动,底面积开始增加,但接触角保持不变.液滴所增加的底面积可以呈润湿或复合两种状态,分别形成Wenzel液滴及部分润湿液滴,前者的表观接触角一般小于160°,而后者则明显大于160°.液滴的生长模式及其润湿状态均与纳米结构参数密切相关,仅当纳米柱具有一定高度、且间距较小时,冷凝液滴才能呈现部分润湿状态.最后,本模型对纳米结构表面上冷凝液滴润湿状态的计算结果与绝大部分实测结果相一致,准确率达到91.9％,明显高于已有公式的计算准确率.
分析併計算瞭納米結構錶麵上冷凝液滴按照不同途徑長大的過程中液滴能量的增加速率,併以能量增加最小為判據來確定液滴的生長途徑.結果錶明,納米結構內形成的冷凝液斑在初期按接觸角(CA)增加的模式生長時,其能量增加速率遠低于其它模式,于是,初始液斑先按增大接觸角、併保持底麵積不變的模式生長,直至液滴達到前進角狀態.此後,沿接觸角增加的模式長大所導緻的能量增加速率開始遠高于其它生長模式,于是液滴三相線開始移動,底麵積開始增加,但接觸角保持不變.液滴所增加的底麵積可以呈潤濕或複閤兩種狀態,分彆形成Wenzel液滴及部分潤濕液滴,前者的錶觀接觸角一般小于160°,而後者則明顯大于160°.液滴的生長模式及其潤濕狀態均與納米結構參數密切相關,僅噹納米柱具有一定高度、且間距較小時,冷凝液滴纔能呈現部分潤濕狀態.最後,本模型對納米結構錶麵上冷凝液滴潤濕狀態的計算結果與絕大部分實測結果相一緻,準確率達到91.9％,明顯高于已有公式的計算準確率.
분석병계산료납미결구표면상냉응액적안조불동도경장대적과정중액적능량적증가속솔,병이능량증가최소위판거래학정액적적생장도경.결과표명,납미결구내형성적냉응액반재초기안접촉각(CA)증가적모식생장시,기능량증가속솔원저우기타모식,우시,초시액반선안증대접촉각、병보지저면적불변적모식생장,직지액적체도전진각상태.차후,연접촉각증가적모식장대소도치적능량증가속솔개시원고우기타생장모식,우시액적삼상선개시이동,저면적개시증가,단접촉각보지불변.액적소증가적저면적가이정윤습혹복합량충상태,분별형성Wenzel액적급부분윤습액적,전자적표관접촉각일반소우160°,이후자칙명현대우160°.액적적생장모식급기윤습상태균여납미결구삼수밀절상관,부당납미주구유일정고도、차간거교소시,냉응액적재능정현부분윤습상태.최후,본모형대납미결구표면상냉응액적윤습상태적계산결과여절대부분실측결과상일치,준학솔체도91.9％,명현고우이유공식적계산준학솔.
