微铝管超疏水表面制备及水流动特性的研究

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1、大连理工大学硕士学位论文微铝管超疏水表面制备及水流动特性的研究姓名：霍素斌申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：于志家20070601大连理工大学硕士学位论文摘要本文首先在与微通道材质相同的铝片上进行了超疏水表面的制备。通过酸化学刻蚀和表面修饰的方法，成功地制备出了超疏水表面。经接触角测定，水滴在表面上的静态接触角均大于150。，接触角滞后约为44(5．此液滴)．对表面的电镜扫描分析发现超疏水表面上产生了由大量凸台和凹坑堆积而成的“迷宫”结构。研究结果表明，表面微细粗糙结构对表面的超疏水性起到了决定性作用

2、，是制各超疏水表面的关键所在。本文还考察了不同实验条件对接触角的影响，并且对超琉水表面的化学结构进行了分析。在上述研究基础上，通过对制备工艺和实验条件的合理改进最终制备出了具有超疏水特性的铝微通道。对水在超亲水表面微通道内的流动特性进行了研究．实验结果表明．水由层流向湍流转换时的临界雷诺数值与常规通道的临界雷诺数相比未发生明显变化。在层流范围内，流体流动的阻力特性受通道粗糙度的影响较大。对水在超疏水表面微通道内的流动特性进行了研究。实验发现水由层流向湍流的转换与在常规通道内相比发生一定程度的滞后，分析认为这是

3、由超疏水表面的特殊性质引起的。相同流速下。对水在管径相同的超疏水微通道和超亲水微通道内的流动阻力降进行了对比，结果表明水在超疏水微通道内流动的阻力降显著降低，无量纲压降减少百分比随着流速的增大先增大后减小，最大值可达40％。通过计算得出了不同流速下水在超疏水微通道壁面处的滑移速度和滑移长度，结果显示滑移速度和滑移长度均随水流速的增大而增大。超疏水表面降低了流体在壁面处的流动阻力导致了滑移现象的产生。关键词；化学刻蚀；超琉水；超亲水；微通道；流动特性一丝塑篁塑堕查墨亘型鱼墨查亟垫暨丝塑堡塑Investigati

4、onsontheFabricationofSuper-HydrophobieSurfaceOnAluminumMicro-TubesandWaterFlowCharacteristiesintheTubesAbstractWitllacidicetchingandfluorinationtreatment，super-hydrophobicsurfaceiSsuccessfullymadeonaluminousflake．n圮watercontactangleonthesurfaceislalg盯than15

5、0。．雒well鹋coataetanglehysteresisofabout4*(5-／mLdroplet)．mresultantS；l：ll'fage$areexaminedbymeansofscanningelectronmicroscopy(SEM)．ItISshownthata“labyrinthie"蹦nld：u∞withmasscuboidplateausandcavesofmicro-andllanOSll'tlCtlll呛formsOnthesuper-hydrophobicSllrfaeeo

6、faluminousflake．Surfacemicrostrueturesalethekeytothepreparationofsuper-hydrophobicsurfaces．Effectsofdifferent口锄砌etefsOilcontactanglesarcmvestigated．Basedonabovel雠al'ch)super-hydrophobiealuminousmicro。channelsaresuccessfullymadebyreasonableamelioratingprepar

7、ationtechnologyandexperimentcondition．‰flowcharacteristicsofwaterinsuper-hydrophiliemicro-ehannelalestudied．豫experimentresultssuggestthatthecriticalRefortransitionfmmlaminartoturbulentflowinsuper-hydrophilicmicro-channelsdoesn’tevidentlychangecomparedwithth

8、atinlllacro—channels．Inlaminarrange，theroughnesshasasignificanteffectOntheflowresistance．TheflowcharaeteristicsofWaterinsuper-hydrophobicmicro_channelsarestudied．ItiSfoundthatthereisthelatertransitionw