液滴运动及织构化表面功能增效应用研究
编号:30 稿件编号:42 访问权限:仅限参会人 更新:2023-03-28 14:00:53 浏览:431次 特邀报告

报告开始:2023年04月23日 08:40 (Asia/Shanghai)

报告时间:20min

所在会议:[Y2] 第十四届全国青年表面工程论坛二 [M1] 上午场

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摘要
液滴在固体表面的碰撞和输运动力学在自然界和工业中广泛应用,如微流体、自清洁、防冰、喷墨打印等,织构化表面的液体输运及运动特性尤受关注。研究振动液滴在织构化表面的运动,建立了振动液滴运动模式的模型,分析润湿性与弹性波散射之间的关系、织构化表面对液滴的共振频率和动态迁移特性的影响以及倾斜表面液滴不同振动周期运动演化规律和界面效应。进而受蜻蜓在雨中飞行启发,研究织构化表面液滴定向输运设计。研究蜻蜓翅膀表面液滴碰撞及弹跳过程,分析液滴撞击蜻蜓翅膀表面后的动态行为和单向输运行为,讨论了固体液滴冲击、输运特性和润湿性之间的关系。结果表明,液滴在振动微织构表面经历震荡、铺展迁移、浸润三个阶段。振动在弹性板应变时传播,液滴运动是对局部振动的响应,引起液滴位移和振动,并伴随着能量传递;随着振动能量的累加,左右接触角的差异引起驱动力使液滴振荡和迁移,液滴振幅增大,进而产生迁移现象,液滴在织构化表面铺展的速度大于光滑表面,凹坑内部存在低速旋转气流,所形成的“涡垫效应”和“涡轮效应”是造成液滴运动速度加快的主要原因,有效减弱了织构表面对液滴的钉扎效应,加速流体运动。同时,液滴冲击蜻蜓翅膀表面时呈现定向迁移特征,并经历压缩相、恢复相和分离相三个形态变化。在压缩相,最小瞬态面积随着冲击次数的增加而增大,吉布斯自由能逐渐减低。随后受表面张力和毛细力作用,液滴进入恢复相,液滴形成反冲片,最大接触面积减小,吉布斯自由能逐渐增大。在分离相,液滴的动能转化为势能,接触面积增加。研究成果为自驱动微流通道系统的形成提供了理论依据和依据。课题组通过长期的织构表面的研究,已成功将织构有效应用在流控元件及装备中,实现特种阀门响应增速、高端装备减阻减磨等效应。
关键字
润湿性;弹跳;织构化表面;振动;界面效应
报告人
许静
杭州电子科技大学

稿件作者
许静 杭州电子科技大学
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