[發明專利]一種基于梯度潤濕表面的水膜流動控制方法

有效

• 申請號: 202010366936.1
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN113281113B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 沈一洲;陶杰;謝欣瑜;江家威;盧陽
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N13/00
• 代理公司: 西安瀚匯專利代理事務所(普通合伙) 61279
• 代理人: 汪重慶

1.一種基于梯度潤濕表面的水膜流動控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)對固體基體材料進行切割、清洗、干燥預處理；所述固體基體材料為金屬材料，且所述金屬材料為鈦合金、鋁合金、鎂合金、銅合金、不銹鋼之一；所述預處理的過程為首先采用線切割技術將所述固體基體材料切割為60mm*20mm*1mm的長方體，再依次使用去離子水、無水乙醇超聲處理10min，最后將所述長方體置于65℃烘箱干燥0.5h；

(2)采用微米加工技術在預處理后的材料表面構建微結構，并改變所述微結構的相關參數得到具有不同粗糙度區域的非均勻樣品表面；所述微米加工技術為激光加工技術或光刻蝕法；其中所述激光加工技術中所使用激光器的加工參數為波長1064nm，最大頻率1000kHz，脈沖寬度4～200ns，最大掃描速度8000mm/s，最大功率20W；

(3)將非均勻樣品中具有微結構的表面朝上浸沒于含有低表面能物質的乙醇溶液中，封上保鮮膜靜置，隨后于120℃高溫烘箱中干燥2h，得到具有梯度潤濕性的樣品，即為成品；所述低表面能物質為FAS-17或硬脂酸；所述含有低表面能物質的乙醇溶液濃度為1％～20％；所述靜置時間為15～24h；

(4)采用光學接觸角測量儀測量所述成品表面的接觸角，并采用粘附力測試裝置測量其粘附力大小；依據測量的所述接觸角大小和所述粘附力大小，可以將所述成品表面分為超疏水性低粘附力區域和疏水性高粘附力區域；其中所述超疏水性低粘附力區域的接觸角大于150°，固液之間的粘附力小于20μN/mm²；所述疏水性高粘附力區域的接觸角為100°～150°，固液之間的粘附力為20～80μN/mm²；

(5)在0～10℃的低溫條件下，采用過冷液滴連續噴射系統，通過噴頭在所述成品表面來回移動，使所述過冷液滴連續撞擊所述成品表面；并用高速攝像機實時觀察和記錄所述過冷液滴到過冷水膜的形成和流動情況，并記錄所述過冷水膜完全從低粘附力區域流入高粘附力區域或形成溪流的時間。

2.根據權利要求1所述的一種基于梯度潤濕表面的水膜流動控制方法，其特征在于，步驟(2)所述微結構的相關參數包括微結構形狀、尺寸、陣列距離；且所述非均勻樣品表面是以微結構尺寸或陣列距離為變化參數，按區域依次變化形成的，任一區域微結構陣列的最大尺寸為40～240μm，任一區域微結構陣列距離為40～240μm。

3.根據權利要求2所述的一種基于梯度潤濕表面的水膜流動控制方法，其特征在于，步驟(5)中所述過冷液滴連續撞擊所述成品表面的連續撞擊速度為1～3m/s，撞擊時間為2～5s。

4.根據權利要求2所述的一種基于梯度潤濕表面的水膜流動控制方法，其特征在于，步驟(5)中所述過冷水膜完全從低粘附力區域流入高粘附力區域或形成溪流的時間為2～4s。