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材料表面的接触角研究

作　者: 张云霞
导　师: 王旭跃
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 一般力学与力学基础
关键词: 接触角粗糙度三相作用能接触角滞后
分类号: O647.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文针对试验现象中稳定的表观接触角的局部量特征,在三相接触线处引入三相作用能获得新的接触角关系,并基于获得的一组公式处理了粗糙表面的浸润问题。主要获得以下结论:给出了一个描述粗糙表面浸润性的一般模型。对于亲水-疏水转换,接触角随粗糙度增大趋于恒定等问题给出了新的机理解释,克服了以往模型如Wenzel模型、Cassie模型等均不能在统一框架下解释接触角实验现象的不足。利用基于三相作用能原则获得了综合平滑表面、粗糙表面及接触角滞后特征的一组新的接触角关系式,针对表面粗糙度几何特征、三相作用能的平滑平面参照、各相张力关系等因素进行了数值模拟,获得了与试验现象一致的粗糙表面的接触角变化趋势,表明基于三相作用能的引入获得的接触角关系较之以往模型如Wenzel模型等更能反映三相交互作用下的浸润机理。对于界面粘着力问题,获得了在几何、表面张力各参数不同配比下的前进角与后退角的变化趋势。结果表明,粗糙度几何特征与三相作用能对界面粘着力影响居主导地位。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-17
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-14
    1.2.1 固体表面的浸润性简介  9-11
    1.2.2 表面微结构导致的特殊浸润性表面  11-14
  1.3 本课题研究的目的和意义  14-15
  1.4 本课题研究中存在的难点及关键问题  15-16
  1.5 本文的主要工作及内容安排  16-17
第2章水滴在理想光滑表面上的接触角研究  17-22
  2.1 引言  17
  2.2 接触角理论基本描述.  17-21
    2.2.1 光滑理想表面上的基本方程  18-20
    2.2.2 考虑接触线附近三相作用的接触角公式  20-21
  2.3 接触角滞后的局部量特征  21
  2.4 本章小结  21-22
第3章水滴在粗糙表面上的浸润性分析  22-29
  3.1 引言  22
  3.2 亲水条件下的接触角关系  22-25
  3.3 疏水条件下的接触角关系  25-26
  3.4 亲-疏转换的接触角关系  26-28
  3.5 本章小结  28-29
第4章接触角滞后现象与粘着力  29-40
  4.1 引言  29
  4.2 接触角滞后现象基本描述  29-30
  4.3 接触角滞后分析  30-39
    4.3.1 接触角滞后现象中的临界失稳分析  30-31
    4.3.2 计算结果与讨论  31-39
  4.4 本章小结  39-40
结论  40-41
参考文献  41-46
致谢  46

材料表面的接触角研究

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