一、表面张力现象和润湿现象的微观解释（论文文献综述）
范竞存[1]（2020）在《纳尺度固液界面润湿及物质输运的力学机理》文中研究表明纳尺度固液界面润湿和物质输运由于其基础科学意义以及在材料、能源、环境等领域的重要应用前景,近些年受到了学术界和工业界的广泛关注。一方面,微观尺度的分子间相互作用是润湿问题的本质,可以反应宏观的润湿性质。充分理解润湿在微观尺度的基本原理,有助于发展润湿理论、探索表界面科学,为调控宏观润湿性质和物质输运行为奠定理论基础。另一方面,得益于纳米技术的不断发展,纳米孔道、纳米管道、石墨烯毛细通道、微阵列仿生表面等纳米结构的制备技术越来越完善。液体在这些纳米结构中表现出特殊的润湿行为,如快速输运、定向输运、超疏水、润湿性转换等现象。借助这些特殊的润湿行为,可以实现纳米结构自组装、表面自清洁、发电、海水淡化、微流动控制、石油增产等特定功能。因此,纳尺度固液界面润湿和物质输运的力学机理,不仅在表界面科学中占重要地位,还对工业生产有着重要的意义。接触线是液体在固体表面的三相接触区域,对液体的润湿和输运行为起到了决定性作用。本文围绕纳尺度下接触线对润湿和物质输运的影响,针对接触线处毛细力的定量描述、液体在纳米通道内蒸发和流动的驱动机理、油水界面润湿特性与接触线移动三个关键科学问题,进行了一系列研究。提出了定量描述液滴三相接触线处毛细力的理论模型。从微观上深入剖析了界面张力的物理意义并对其进行分解,找到了一种新的方法来定量描述固液气三相接触线处的毛细力,进一步明确了该毛细力与界面张力之间的区别和联系。在此基础上,建立了描述液滴接触线处毛细力平衡的理论模型,并从力学角度给出了 Young方程的合理解释。同时还发现在小接触角的情况下,固液和液气界面在接触线处存在重叠,固体表面的液体有序层状结构对毛细力具有重要影响。进一步将光滑固体表面上液气共存体系的毛细力模型推广到粗糙固体表面以及双液体系统,拓展了理论模型的普适性。发现相比于光滑固体表面,当固体为粗糙表面时,液体在基底上的流动性减弱,降低了接触线处的切向毛细力大小。并提出了一种利用界面张力和固液作用直接预测双液体系统接触角的新方法。在理论分析的基础上,采用分子动力学模拟对上述理论模型进行了验证。研究了液体在纳米通道中的蒸发机理以及由蒸发驱动的液体流动。通过统计纳米通道中的蒸发流量分布,发现液体在靠近壁面处的蒸发流量明显提高,造成了纳米通道蒸发速率的尺寸相关性。从自由能角度出发,提出了纳米通道液体蒸发的驱动机制,解释了蒸发流量与通道宽度、壁面润湿性和气体相对湿度的关系。分析了液体在通道内流动和蒸发的能量损耗,建立了蒸发驱动的通道内液体流动模型,指出在给定外在环境下,蒸发驱动为液体流动提供的等效压差并不是常数,而是与通道长度有关。发现加强液体分子间相互作用,可以提高第一界面层的蒸发增强比率,解释了水在纳米尺度受限下的超高蒸发速率。研究了纳米孔道中黏弹性聚合物驱替盲端油滴的力学机理。建立了黏弹性聚合物驱替纳米孔道盲端残余油的模型,分析了被困油滴的驱替过程,确认了聚合物驱油的拉拽效应可以提高微观采油效率。同时发现聚合物分子链越长,驱油效果越好。聚合物的黏弹性分析表明,当聚合物的链长增加,储能模量和松弛时间都随之增大,加强了聚合物的弹性,使聚合物在孔道中可以更充分地拉伸,并向困在盲端中的油滴施加更大的拉拽力,有利于提高微观采收率。本文研究结果对深刻理解界面润湿和物质输运的诸多现象提供了新的认知,为固液界面力学在微纳流控芯片设计、纳米结构自组装、海水淡化、提高低渗透油藏采收率等领域的应用提供了理论基础。
周刊[2]（2019）在《微细矩形窄通道内微纳结构修饰表面的强化沸腾换热研究》文中认为传统的单相强化传热方式已不足以满足设备功率密度的急剧增加和设备微型化对换热装置的紧凑性及高效性要求。利用蒸发潜热的微尺度沸腾相变冷却技术被认为是解决当下高热流器件热管理问题最有前景的方法之一。然而微细通道内沸腾流动换热特性研究仍有很大的不足,其强化传热机理认识尚有欠缺。与此同时,微/纳米尺度改性结构对传热面上流动沸腾过程有显着影响。亟需全面及细观的参数化实验测试与数值仿真。本文通过对微细通道内具有各类表观样貌参数的微纳尺度结构修饰表面的流动沸腾传热特性进行研究,通过精密仪器测量和高速摄像观测探究运行工况如热流密度、质量流量及入口干度等以及传热面表观相貌如微纳尺度结构以及润湿（异质）性分布等对微细通道内流动沸腾过程热力水工特性和气泡动力学及两相流型的影响。通过观察和分析气泡动力学及相变界面运动演化规律,结合沸腾曲线、换热系数与两相压降等深入探究微纳结构修饰表面强化传热机理,有助于补充和完善高效沸腾强化传热理论并应用于微细通道冷却热沉中。本文首先对现阶段微细通道内流动沸腾换热研究以及微纳结构强化沸腾换热进行了详尽综述和讨论,并对微细通道流动沸腾实验系统和实验装置进行了介绍,详细阐述了实验方法与实验数据处理过程以及高速相机观测系统和相应可视化流型处理技术,进行了单相换热及压降实验验证其可靠性。构造具备超疏水润湿性的微米尺度三维多孔铜结构表面。首先对其过冷沸腾曲线进行分析,通过起始沸腾预测公式对测试表面的起始沸腾特性进行研究,最后就质量流量和热流密度等工况对表面传热系数和压降的影响进行了讨论。多孔铜表面由于可以极大促进核态沸腾换热过程,并且超疏水润湿性使得气泡成核后难以脱离汽化核心腔,因此其换热系数不受质量流量影响而只随热流密度增加而增加,呈现核态沸腾占主导传热机理的特征。制备得到具有微米级尺寸高度和直径的氧化锌微米杆表面,随后通过实验测试结合可视图像处理等手段探究其对过冷沸腾过程起始核态沸腾以及气泡动力学特征以及饱和流动沸腾传热压降特性的影响。随着过冷沸腾实验热流增加,传热面上两相流型由间歇性孤立/弹状流过渡到弹状气泡流/环形流域占主导地位,壁面温度波动将大为遏制,其换热特性亦随热流密度增加而大幅增加。制备具有超亲水润湿性的SiO2纳米颗粒镀膜表面。系统分析表面润湿性、热流密度、入口干度和质量流量对微细通道内饱和流动沸腾换热特性的影响,进一步通过后续流型图像处理结合理论分析探讨改性结构潜在强化传热机理。纳米颗粒镀膜表面由于表面超亲水润湿性能维持稳定气液界面分布,在高入口干度下性能更优。当质量流量增加,惯性力影响相应增加,大大减弱了表面润湿性和壁面热流密度的影响,因此测试表面换热特性相近。通过设计系列异相分布图案转移至传热基底流程方案,实现构造亲/疏水条纹图案交替的润湿异质性表面。润湿异质性图案促进气泡脱离并防止相邻汽化核心腔的成核气泡间过早聚合形成气膜,同时亲水区域可以起到补充液体和限制气泡接触直径的作用,防止局部干涸产生,显着强化润湿异质性表面传热特性。采用计算流体力学方法,在开源软件OpenFOAM平台下,通过数值模拟方法研究微细矩形窄通道内超亲水表面上环形流域的饱和沸腾换热特性,与实验测量换热系数进行对比验证。通过数值仿真手段讨论了质量流量、热流密度和入口干度对微尺度沸腾相变过程局部流场、相界面、温度场以及相变源项分布的影响。
潘帅军[3]（2015）在《特殊润湿功能表面的理论、构筑与应用》文中认为润湿现象是自然界普遍存在的重要界面现象,与我们的日常生活密不可分,具有重要的实际应用和科学研究价值。自1997年,Planta报道荷叶表面的自清洁特性以来,具有特殊润湿性的表面材料受到了广泛的关注。材料表面的特殊润湿性具体体现在表面对液体的极端排斥作用或极端亲润作用,衡量材料表面润湿性的一个重要指标是液体的接触角,接触角大于150°的表面被称为超疏水表面或超疏油表面,接触角接近于0°的表面被称为超亲水表面或超亲油表面,如果在一定外界刺激下材料表面的特殊润湿性发生转变,这类表面又被称为润湿响应性表面。由于在抗污、自清洁、抗水雾、化学防护、隔热抗冰、流体减阻、油水分离、微型制造、微流体调控等领域的巨大应用潜力,近年来,科学工作者在自然生物表面润湿特性的启发下,开发出了许多具有特殊润湿功能的表面材料,极大推动了表面科学的发展。然而,科学界在揭示表面润湿性与结构内在关系方面还未形成统一的理论；在表面异质润湿性方面还没有明确的实施途径和润湿机理；在表面极端润湿性方面还未能实现对几乎所有液体均具有排斥作用的超全疏表面。着眼于上述亟待解决的科学问题,本论文首先从银杏叶向阳面和背阴面迥异的润湿现象出发,通过微观结构分析以及仿生研究揭示银杏叶表面的特殊润湿性机制及其生态学依据；然后,通过数学建模和理论计算探讨表面微观结构和宏观润湿性的定量关系,并通过对响应性超疏水表面、反常超亲水超疏油表面以及功能超全疏表面的研究,以系统的实验数据验证表面结构与润湿性的理论关系；进而深入探讨特殊润湿功能表面在自清洁、智能调控、油水分离、化学防护以及减阻运载等领域的应用前景。本论文在此研究基础上,首次建立了特殊润湿功能表面的理论、构筑与应用的系统研究方法,取得了以下主要创新性研究成果：在仿生超疏水表面的研究方面,首次揭示了银杏叶背阴面具有稳定的超疏水特性,这主要是由背阴面球形颗粒凸起的微观形貌以及银杏叶表面的蜡质化学结构决定的；仿照银杏叶背阴面特殊润湿现象的结构机理,通过化学手段在人工表面上再现了与天然表面相匹敌的超疏水自清洁特性；此外,基于偶氮苯衍生物的光致异构现象,成功提出了超疏水表面的光致润湿作用机理,并且还首次实现了表面超疏液和超亲液两种极端润湿状态之间的动态、连续和循环的智能调控。在结构与润湿性理论研究方面,启发于银杏叶特异润湿现象的结构机制,率先建立了宏观粗糙表面的球形结构和纤维结构的微观模型,并从液体接触角、润湿体系自由能、复合润湿状态的稳定性以及表面对空气的容纳能力等多个方面进行了全面详尽的理论推导,首次形成了一套对实际表面特殊润湿现象进行系统分析和表征的理论研究方法。在表面的化学异质性研究方面,通过系统的表面功能设计和有效的润湿性能控制,首次构筑了一种机械、化学以及热稳定的反常超亲水超疏油表面；近百种液体的润湿性研究表明,这种反常表面不但对极性液体具有即时响应的选择润湿作用,而且对非极性有机液体还具有超强的抗润湿作用,这种反常的表面润湿特性在文献报道中是独一无二的；进而结合表面元素分析,首次提出并成功验证了反常表面的二元异质性润湿机理；在此基础上,深入系统地研究了超亲水超疏油表面的自清洁和油水分离应用,研究结果展示出这种反常表面具有非常广阔的实际应用前景。在探索表面抗润湿性极限方面,首次详细阐述了具有超低表面能的多级粗糙结构在超全疏表面的设计和开发中的重要作用：利用静电纺丝技术成功获得了的一种有机无机杂化的低表面能多级粗糙性超全疏表面；研究表明,上百种不同物理性质液体均具有超高的接触角和超低的接触角滞后,这种极致的抗润湿作用不仅成功验证了多级粗糙结构重要作用,还成功刷新了超全疏表面的抗润湿性极限,这在文献报道中也是独一无二的；此外,还首次提出并验证了这种具有完美抗液性超全疏表面的化学防护机制,系统展示了在表面自清洁、化学防护、流体表面运载等领域无可比拟的实际应用前景。本论文所展示的这些实验和理论研究成果,或将为涉及表面科学的各个学科如化学、生物、物理、材料、化工、环境、机械等技术领域提供新的研究思路、实验参考以及理论指导,因此,具有重要的科学研究价值和巨大的实际应用空间。
郑益华[4]（2020）在《基于翠鸟界面润湿控制行为的跨介质航行器表面防浸润研究》文中进行了进一步梳理跨介质航行器是一种可自由穿越水气介质的新概念两栖航行器,具有重要的军事应用前景。跨介质航行器的研制需要突破的空飞、入水、潜行、出水四个运行模式所涉及的关键技术环环相扣,每个环节均极具挑战性。其中,跨介质航行器表面上的雨荷载、粘附水会引发飞行失稳和出水困难等一系列问题,开展界面动态润湿控制机理及其表面防浸润技术研究,具有重要的学术意义和工程应用价值。自然界中的生物历经亿万年进化,给予人类无数设计灵感。受翠鸟对其体表润湿的精妙控制能力的启发,本文通过理论推导、试验分析、格子玻尔兹曼法（Lattice Boltzmann Method,LBM）数值模拟方法,总结归纳仿生被动、主动润湿控制策略,阐释仿生界面动态润湿控制规律,研究了跨介质航行器表面仿生防浸润性能,揭示其防浸润机理。具体展开了以下研究工作:（1）翠鸟体表润湿性表征与弹性界面被动去润湿定性分析。通过高速摄像机、静态接触角测量仪、扫描电镜表征了翠鸟体表静态润湿性与典型部位羽毛微观结构,翠鸟体表各部位疏水性与羽毛微观结构均不同,其整体呈疏水状态,鸟羽的各向异性与疏水性显着。以单液滴冲击翠鸟弹性翅羽试验表明,羽毛弹性势能可加速液滴反弹,具有被动去润湿特性。（2）液滴冲击“粘性”超疏水表面的动态润湿行为定量分析。基于石蜡-铜网、锌箔-CuSO4·H2O-CH3（CH2）16COOH、新鲜玫瑰花瓣制备了多种“粘性”超疏水表面,运用试验对比与LBM数值模拟预测法,通过构造中间变量,给出此类具有共性的非均匀交错润湿性表面上液滴粘附程度与韦伯数We间的函数关系,非对称去“钉扎”效应程度是液滴初始冲击速度v0的函数。在高We下,“粘性”超疏水表面上的瞬态有效非平衡杨氏力Fe可引发液滴内能额外损耗,液滴更易粘附于“粘性”超疏水表面上,在跨介质航行器超疏水表面的设计与日常维护中,应避免上述组合效应。（3）具有线弹性的超疏水表面被动去润湿行为定量分析。制备铜网-超疏水表面,设计弹簧—超疏水铜网试验装置,采用对比试验研究“弹性表面”和“刚性表面”上液滴的移动接触线时变长度、接触时间、次级液滴尺寸、回弹高度等参数。通过追踪线弹性超疏水表面的位移并拟合位移—时间曲线,结合液滴回弹高度与理论推导,定量分析当表面线刚度为k=0.0062N/mm时,“弹性表面”对去润湿行为的影响:超疏水表面的线弹性可增加或降低接触时间,影响液滴内的质量分布,且此种影响与We、线弹性表面响应时间相关。基于LBM算法的模拟结果表明,液滴冲击“弹性表面”后引起的变形可诱导“跳板效应”,加速固液剥离,使得接触时间降低8.5%。（4）各向异性超疏水表面主动去润湿行为。受翠鸟可在雨中挥翅晃动去润湿行为启发,对比分析射流冲击翠鸟头部上表面时的去润湿行为（静止、振动）。制备铜基各向异性超疏水曲面,通过控制共振扬声器输出振频,定量模拟上述仿生去润湿过程。分析液滴在各向异性超疏水曲面上的相向相位、同向相位、平衡相位三种冲击状态下移动接触线、接触时间变化规律,推导可描述液滴冲击各向异性曲面行为的简化数学模型,试验研究表明,同向相位超疏水曲面可增加接触时间（18%）,而相向相位超疏水曲面可显着缩短接触时间（19%）。采用LBM数值模拟,给出液滴冲击相向相位曲面的速度场和液滴形貌,揭示相向相位超疏水曲面对液滴内部场强的影响。受翠鸟可在雨中高速飞翔、自由变换飞行角度的启发,研究射流冲击移动中的翠鸟头部上表面时的去润湿行为。设计传送带驱动装置—高速摄像系统,分析表面纹理走向与速度矢量间夹角对液滴动态形貌的影响。试验与LBM模拟数值模拟结果表明,非对称去“钉扎”效应诱导液滴定向弹跳现象并影响液滴滞空时间,夹角越大,液滴的非对称去“钉扎”效应越显着,在移动壁面上液滴的定向弹跳现象可有效避免同一区域内的连续润湿。（5）跨介质航行器表面防浸润性能。设计并制作了具有亲水、超疏水各向异性纹理表面的跨介质航行器模型及室内模拟降水系统,开展表面润湿控制理论验证试验,揭示跨介质航行器表面防浸润机理。基于室内定量降水—传感器系统的试验结果表明,当航行器处于静止状态时（被动防浸润）,具有超疏水表面的航行器上无任何液滴粘附现象,而具有亲水表面的航行器上存在连续、非对称高厚度液膜,具有超疏水表面的航行器所受雨荷载（等效为扭矩）仅为亲水表面时的1/8。开展基于共振扬声器驱动航行器模型的防浸润性能试验研究,结果表明,航行器超疏水表面的振动行为可加速固液剥离,处于相向相位的航行器可减小接触时间（减小55.5%）。采用步进电机驱动航行器模型穿越室内降水区,研究航行器移动防浸润性能,结合LBM数值模拟对比分析液滴内部粒子迹线、液相速度场强与压强场强、移动表面诱导的次级液滴群向后弹跳行为。结果表明,超疏水表面和运动间的协同作用促进液滴破碎,由此产生的次级液滴群可发生定向翻滚行为,有效避免连续润湿,维持液相高动能（与亲水表面相比,速度均值可提高32%）,次级液滴群得以持续翻滚,由高厚度、非对称粘附水引发的横向非平衡效应对航行器飞行造成的不利影响明显削弱。
吴晓娜[5]（2017）在《强疏水性PVDF膜的制备及其在CO2吸收中的应用》文中认为二氧化碳（CO2）是导致温室效应和气候变化的主要温室气体。化石燃料燃烧产生的CO2对CO2排放量具有重要贡献。因此,捕集燃煤烟气中的CO2是能够稳定或降低大气中温室气体含量的一种有效途径,对减缓气候变暖具有重要意义。膜气吸收技术耦合了气体膜分离技术与气体吸收技术的优点,是一种非常有应用前景的捕集技术。本研究在阐明单乙醇胺（MEA）与聚偏氟乙烯（PVDF）之间润湿机制的基础上,通过引入石墨烯和疏水性纳米SiO2成功制备得到了一系列疏水性PVDF改性膜,并将其应用于膜吸收CO2技术中。改性膜能够有效抑制液体侵入膜孔,进而保证膜吸收CO2长期运行稳定性。通过XPS、FT-IR和TG分析PVDF膜吸收CO2过程中膜润湿机理。结果表明,MEA和PVDF聚合物之间并没有发生化学反应或聚合物被MEA溶解,而是吸附在聚合物基体分子链内的MEA分子引起膜孔溶胀是造成膜孔润湿的主要原因。FE-SEM分析表明溶胀加速了膜润湿过程。分别被H2O和MEA润湿20天后,膜表面接触角由89°分别降低到82°和65.4°。PVDF膜被MEA润湿20天后,在液相流速为240ml·min-1时,CO2通量比初始通量下降了50%。因此,采用高表面张力的新型吸收剂和提高膜表面疏水性等方法可以减缓或预防膜润湿问题。通过将疏水性石墨烯纳米片层共混于PVDF膜中,采用NIPS法制备PVDF/Graphene杂化膜,以改善膜表面疏水性,并将其用于膜吸收CO2技术中。共混石墨烯制备的杂化膜导致PVDF晶型从γ型转变到α型,并使亚层获得更开放和松散的微球结构。与原始PVDF膜相比,杂化膜的下表面疏水性随石墨烯含量增加而增强。膜吸收CO2性能取决于膜取向,当较高粗糙度的下表面与液相接触时,PVDF/Graphene杂化膜具有更高的CO2传质系数。同时,膜下表面疏水性的提高有效减缓了膜润湿问题,并保证了膜吸收CO2长期运行稳定性。选用疏水性改性SiO2纳米颗粒（HMSNs）通过原位植入法（ISEA）对PVDF膜表面进行疏水性改性。通过调节乙醇（EtOH）浴中HMSNs浓度,诱导PVDF沉淀过程中以固-液分相为主,实现PVDF原位微结晶,制得由PVDF微球堆积而成的无皮层均质微孔膜。HMSNs在微球上的沉积形成类荷叶的微纳双微观超疏水结构。改性膜表面疏水性随EtOH中HMSNs浓度增加而增强。当浴中HMSN浓度为2g·L-1时,改性PVDF膜表面水接触角达到163.8°,表面自由能降至0.9mN·m-1。由于ISEA法使EtOH中HMSNs在溶剂-非溶剂相转化过程中迁移至膜内部,导致膜孔和孔道内表面的疏水性也得到提高。该结构能够有效抑制了液体侵入膜孔,进而保持膜材料长期运行稳定性。改性PVDF膜吸收CO2结果表明,与12wt%的MEA持续接触20天后,膜润湿问题显着减缓。在制膜体系中通过调节凝固浴中EtOH浓度控制HMSNs诱导PVDF球晶偏析现象来调控PVDF/HMSNs杂化膜的结构,制备了性能良好、结构可控的PVDF微孔膜。随着凝固浴中EtOH浓度的增加,PVDF相转化速率降低,并使HMSNs诱导PVDF沉淀过程中以固-液分相为主,PVDF原位微结晶,制得由类荷叶微纳双微观PVDF微球堆积而成的均质微孔膜。随凝固中EtOH含量的增加,PVDF/HMSNs杂化膜表面疏水性逐渐增加。以EtOH凝固浴制备的膜表面水接触角达到154°。该法制备的改性膜有效减缓了膜润湿,在与20wt%MEA持续接触20天后,PVDF/HMSNs杂化膜吸收CO2通量是原膜的两倍。对润湿前后的膜接触器进行了计算模拟,以研究在润湿和非润湿的操作模式下水作为吸收剂吸收纯CO2的性能。将PVDF/Graphene杂化膜吸收CO2的实验数据用于验证模拟结果。实验和理论研究表明膜润湿将致CO2通量显着下降。润湿后原膜膜相传质阻力在总传质阻力中的比例达到80%。膜润湿导致被润湿的膜相传质系数决定了总的传质速率。因此,使用常规传质的方法也验证了数学模型的可行性,杂化膜抗润湿性比基膜要好。
刘芳[6]（2019）在《沥青路面疏水抑冰涂层开发及性能研究》文中研究表明冬季路面结冰抗滑能力急剧下降,严重影响公路行车安全和通行能力,给国家带来巨大的经济损失和人员伤亡。针对传统除冰雪技术弊端,借鉴高压输电线防覆冰技术及路面融雪抑冰技术,论文开发疏水抑冰涂层技术和材料。论文研究沥青路面的冰粘附特性,分析了影响冰粘附强度的因素,对疏水抑冰涂层材料进行设计及室内制备,并对其防冰性能和路用性能展开试验研究分析。具体研究内容和结论如下:（1）沥青路面冰层粘附特性研究。从粘附现象入手,阐述了界、表面物理化学和粘附相关理论基础,分析了路面冰粘附机理,将沥青路面冰粘附强度影响因素分为内部和外部因素,并对易人为改变的内部因素（路面润湿性和粗糙度）分别进行试验研究,结冰试件的拉伸试验和剪切试验结果表明:冰粘附强度随试件表面润湿性降低而减小,表面接触角从41.3°到98.8°的区间冰法向和切向粘附强度下降幅度最大,分别为46.7%和59.8%;试件为亲水表面时冰粘附强度随粗糙度增加而增大,试件为疏水表面时冰粘附强度随粗糙度增加而减小。表面润湿性对于试件表面冰粘附强度影响显着。（2）疏水抑冰涂层防冰机理及设计。基于路面冰粘附强度的影响因素试验研究,提出疏水抑冰涂层的防冰机理,即疏水减粘、降低冰点和缓释发挥效用。随即依据防冰机理进行组分设计,将疏水抑冰涂层设计为三组分,包括成膜组分、抑冰组分及胶粘组分,并确定了各组分质量比。室内制备疏水抑冰涂层后测得涂层接触角可达131.6°,疏水性能较好;荧光显微镜下观察各组分均匀分散,相容性能较好;拉拔试验中涂层与路面粘附强度为0.66MPa,破坏发生在沥青膜与集料结合面,粘附性能较好;电导率试验中涂层中抑冰组分缓慢析出,可在小雪温度高于﹣0.5℃时抑制路面结冰,具有较好缓释性能。（3）疏水抑冰涂层防结冰和易除冰性能研究。分析路面结冰过程,从结冰延迟时间和结冰量减少两方面研究疏水抑冰涂层的防结冰性能,研究表明疏水抑冰涂层可延缓沥青混合料试件表面液滴结冰时间一倍以上,其表面液滴液态维持时间长,液滴滚落量随试件坡度增大而增大,即表面结冰量随试件坡度增大而减少。论文选用冰粘附强度和覆冰破损率两个指标来评价涂层的易除冰性能,结果表明疏水抑冰涂层可使试件表面冰法向和切向粘附强度分别下降51.7%和57.9%,有效减小冰粘附强度,具有良好的除冰性能。通过钢球冲击试件表面冰层破碎情况间接测试冰-路粘附力,试验组和对照组试件表面冰层破损率分别为76.6%和15.9%,涂刷疏水抑冰涂层材料的试件表面冰层更易清除。（4）疏水抑冰涂层路用性能研究。试验研究疏水抑冰涂层的水稳定性、抗滑性能和耐久性能,研究表明:试件涂刷疏水抑冰涂层后水稳定性提高,抗滑性能有一定下降但下降幅度很低,符合规范要求,耐水性能、耐腐蚀性能较好,表面经磨耗后仍具有一定除冰效果,耐磨性能较好。
王松[7]（2019）在《PDMS基微透镜阵列的设计、制造和表征》文中认为微机电系统发展的一大趋势是与光学相结合形成微光机电系统,而微光机电系统的发展离不开微小光学的支撑。微透镜阵列作为微小光学元件的重要组成部分在成像、传感、点光源器件和光学互联等方面已经变得不可或缺。PDMS基磁流变弹性体薄膜是将纳米磁性颗粒混入PDMS基体中并采用特殊的方法制作成的一种具有微米级厚度的光学薄膜。本课题组已经制备并测试过这种薄膜其结果表明在外磁场的作用下该薄膜的光学特性将会发生改变。基于这样的结果本论文首先创新地设计两种PDMS微透镜阵列并进行了制造和表征测试,然后将已有PDMS微透镜阵列的制造方法结合PDMS基磁流变弹性体光学薄膜创新性地设计出PDMS基磁响应微透镜阵列。首先是PDMS薄膜微透镜阵列,其主要原理是利用机械挠曲将平面薄膜变成微透镜阵列结构。理论上分析了凹槽挤压薄膜模型并用ANSYS仿真得出薄膜截面的变形图。设计了PDMS薄膜微透镜阵列的制作方法,利用了SU-8厚胶光刻技术和旋涂工艺等手段制得PDMS薄膜微透镜阵列。对制备的样品进行了几何表征和光学性能测试得到了很好的测试结果。然后本文将介绍一种新颖的制造微透镜阵列的方法。我们创新地利用了液相与微结构表面接触时形成的液面形貌成功地制造出了SU-8微透镜阵列凹模和PDMS微透镜阵列。分析不同润湿模型下的液面形貌并确定了Cassie模型为形成微透镜阵列凹模的理想模型。为了确保处于液相SU-8与PDMS表面微结构处于Cassie润湿模型,分析了PDMS表面微结构的几何参数的影响并采用倒扣的接触方式。对制备的样品进行了几何表征和光学性能测试得到了很好的测试结果。最后本文将以PDMS磁流变弹性体光学薄膜为基础初步设计和制造磁响应微透镜阵列。介绍了PDMS磁流变弹性体光学薄膜的磁响应机理,讨论了一种PDMS-Fe3O4磁响应光学薄膜在磁场下的特性。在本文光刻胶凹模制备方法的基础上设计并制造了水平链和垂直链的PDMS基双层结构磁响应微透镜阵列。对制备的两种磁响应微透镜阵列进行表征测试结果表明微透镜阵列结构质量良好成像清晰,且水平链比垂直链结构的成像更加清晰,并提出来提高磁响应微透镜阵列光学性能的方法是减少颗粒聚集。在本文结尾,同样利用PDMS-Fe3O4磁响应光学薄膜设计了一种PDMS基磁响应薄膜微透镜阵列。
席先锋[8]（2019）在《碳纤维的水热碳表面改性及其对复合材料的界面增强作用》文中研究表明碳纤维复合材料的界面相互作用,对复合材料的力学性能具有重要作用。复合材料的碳纤维的表面改性研究,汗牛充栋,其改性方法主要有上浆、氧化、气相沉积、电泳电镀和化学枝接等等。但是,碳纤维的表面改性依然存在一些问题,难以两全其美。如碳纤维氧化改性,会导致碳纤维单丝强度下降;又如碳纤维上浆会降低碳纤维的润湿性能等等。结合材料学其他领域的最新进展,碳纤维的表面改性还值得进一步的研究与探索。论文的第二章,采用溶液蒸发法,重复并显着提升了前人的工作,得到了热塑性的聚醚酰亚胺微乳液上浆剂,改善了碳纤维与聚醚醚酮的界面相互作用,但却在热处理后发现了明显的反润湿现象。这说明热塑性上浆剂不能在碳纤维表面形成完整的涂层,不利于提升复合材料的界面相互作用。论文的第三章,探索了碳纤维复合材料制备中,碳纤维表面改性的新方法。将水热碳层改性,引入到碳纤维复合材料中来,在碳纤维表面获得了高粗糙度、高表面能、高润湿能力、高官能团含量的水热纳米碳层;在碳纤维的水热碳层改性工艺中,水热中间产物以碳纤维为成核中心,在远低于水热碳化反应的临界浓度下,在碳纤维表面形成了均匀连续且具有大量不规则亚微米级突起的超粗糙的水热碳层。水热碳层改性之后,BET比表面积提升了 150%,在水中的前进接触角较原碳纤维降低了 30%,总表面能提升了 13%,表面能中的极性分量提升了 600%。碳纤维表面氧含量提升了 100%。多种分析表征表明,水热碳层结构为具有大量酮、醚官能团的聚呋喃结构的水热碳。推测了水热碳层形成机理,成核在水热碳化过程中其决定作用。论文的第四章,基于对水热碳化机理的推测,制备了具有大尺寸聚多环芳烃内部结构的纳米碳点,作为碳纤维的上浆剂。设计了整块的高界面能甲基硅酸水凝胶作为水热碳点的纳米反应容器,其具备气凝胶的纳米孔隙结构。葡萄糖水溶液被封闭在2-20 nm尺寸范围、平均尺寸为7 nm的甲基硅酸水凝胶纳米孔隙中,避免了碰撞与聚并而导致的大尺寸水热碳球的形成。葡萄糖水溶液在热化学稳定的甲基硅酸水凝胶纳米孔隙中进行水热反应,获得了高收率的碳点。此碳量子点具备大尺寸多环芳烃内部结构,突破了碳水化合物常规水热碳化只能获得聚呋喃结构产物的化学常识。大尺寸聚多环芳烃内部结构与碳纤维表面的石墨微晶,可以形成强ππ相互作用;而碳点丰富的有机官能团可以与树脂基材料形成化学键、氢键和强的范德华力。论文的第五章,通过实验、文献对比与计算,证实了碳点的大尺寸多环芳香烃内核结构。在温和条件下获得芳构化的水热碳,对于常理、经验和文献而言是不可能的。探讨了温和条件下,水热碳化形成大尺寸多环芳烃结构的机制。预润湿的超疏水甲基硅酸（气凝胶）凝胶结构,具有高比表、高表面能,对水热中间产物有极强的吸附作用,导致中间产物在超疏水表面自组装,形成了二维的单分子吸附层。单分子吸附层更有利于形成平面的多环芳烃结构。碳点具有19 wt.%的羧基,波谱可辨析的羰基、羟基。丰富的官能团使得碳点具备溶解性能,以及水溶性的pH依赖性。论文的第六章,评价了水热碳层、碳点的碳纤维改性对碳纤维界面相互作用的影响。水热碳层改性,明显提升了碳纤维与聚合物复合材料的界面相互作用。高粗糙度提升了机械锁扣作用;高表面能、高润湿性能提升了树脂对碳纤维的浸润;高氧含量、多官能团提升了范德华力与氢键相互作用。对PEEK、PEI和环氧的碳纤维复合材料的界面相互作用都有明显的提升;碳点单独上浆效果明显,与环氧上浆剂复合之后,获得了更佳的复合材料界面性能。大尺寸多环芳烃内核与大量极性官能团,赋予了两亲特性,得以在碳纤维与环氧界面上浆剂上自组装,将层间剪切强度提升了约72%,相对于环氧上浆纤维样品。碳点上浆工艺适合碳纤维的连续化生产。
丁文扬[9]（2020）在《界面效应对冷凝成核和液滴动力学行为影响机理研究》文中研究说明蒸汽冷凝作为一种典型的相变过程,对大功率系统的热量管理和集水脱盐技术的改进等具有重要意义。冷凝成核作为整个冷凝过程的开端,决定了冷凝过程的初始状态,深入了解研究该过程的微观机制,揭示固体壁面性能对成核过程的影响机理,成为一个值得重点关注的研究课题。而对于成核过程,团簇和初始液滴空间尺度通常在纳米量级,时间尺度通常在飞秒量级,这给成核现象的实验观察研究带来了极大困难,而数值模拟可以有效解决这一困境。本文借助分子动力学（Molecular Dynamics,简写为MD）模拟,揭示了表面能和表面微观结构对团簇生长、成核位点分布和初始液滴的润湿状态等的影响,并且探究了通过改变微观结构的形态与参数来调控液滴润湿状态和液滴动力学行为的作用机制。本文首先基于不同固液作用强度和五种各向异性的微观结构,进行了 MD模拟,研究表明,表面能在所有表面上的水滴的各向异性润湿行为中起着至关重要的作用。液滴的各向异性润湿行为取决于原子势能壁垒和固体基底的顶部面积。由于存在明显的原子势能壁垒和较大的顶部面积来支撑水滴,方形表面上的液滴具有最明显的各向异性润湿行为。原子势能的分布决定了水分子趋于成核的位置,水分子倾向于在具有较低原子势能的区域上成核。然后,通过合理设计微纳结构或表面化学性质,利用液滴的自发凝结和团聚来驱动转变,来实现在无外力作用下的液滴自发去湿（dewetting）。研究了圆柱状阵列的体积占比和高度对液滴动力学行为的影响,并将所得结果与方形柱状阵列进行对比。模拟并定量记录了纳米液滴的形成,生长和聚结,对观察到的液核润湿和反润湿转变进行了分析。研究结果表明,较大的结构体积占比及较小的结构高度有利于反润湿转变的出现。最后,通过模拟分析揭示表面能梯度和拉普拉斯（Laplace）力共同作用驱动液滴动态迁移的内在物理机制。首先引入Laplace压力梯度来进一步加强结构的反润湿性能,研究锥形结构倾斜角度对蒸汽冷凝及液滴动力学行为的影响,结果表明10°倾斜角的锥形结构具有最优的反润湿性能。在此基础上,同时引入表面能梯度,研究了锥形结构上的亲疏水区域占比的影响,结构表明1/3亲疏水区域的占比最有利于液滴卡西状态的形成。
阎杰[10]（2019）在《基于表面特性的煤尘润湿性质研究》文中指出煤尘的润湿性是煤的一种物理化学特性,在煤矿现场,煤的润湿性好坏直接影响到煤尘注水技术成功与否。通过改变煤的物理、化学及力学性质润湿煤体,注入水或水溶液润湿原生煤,包裹煤的破碎面,进而有效减少开采扬尘。为此,本文研究了煤尘表面结构对润湿性质的影响,及添加不同表面活性剂提高其润湿性及煤尘抑尘剂的研制工作,具体工作内容包括以下几个方面:（1）本文选取8种煤尘作为研究对象,对煤尘性质进行分析并探讨其随变质程度的变化规律;通过红外光谱、扫描电镜及EDS能谱分析仪、AFM原子力显微镜、激光粒度仪、高性能比表面及孔径分析仪、接触角测定仪、表面张力仪以及zeta电位仪等设备对煤尘表面性质进行了系统的测定与研究。煤尘表面不同变质程度导致煤尘化学组成、孔隙结构及微观形貌等表面性质非常复杂,一定程度上限制了煤尘的润湿及团聚。（2）通过对煤尘润湿性的四种表征方式进行研究,发现所选用的四种表面活性剂浓度在0.1%-0.6%之间,即能够显示出较好的润湿效果。从表面张力数据发现,当APG的浓度为0.2%时,具有的表面张力最小,仅为28.261mN.m--1,而当SDBS的浓度为0.2%时,表面张力最大为34.796mN·m-1,验证了非离子表面活性剂的润湿效果好于阴离子表面活性剂。通过接触角的比较分析,YA煤润湿性最好,TX煤润湿性最差。不同浓度、不同表面活性剂对不同煤尘的润湿性是不同的。（3）利用APAM和CPAM作为粘结剂,测定了表面活性剂对煤尘的团聚效果。APAM团聚效果比CPAM团聚效果好,一方面由于APAM分子量较大,在煤尘表面形成的氢键较多;另一方面与氢键的作用时间较长,利于团聚体的生成及生长,形成较大的团聚体,而CPAM与煤尘表面的静电吸附作用时间较短,形成团聚体粒度较小。（4）采用多元逐步回归法分析煤尘性质对煤尘润湿、团聚性的影响,结果表明:表面自由能、表面粗糙度及平均孔径是影响煤尘润湿性的主要因素,表面电位、平均孔径是影响煤尘团聚性的主要因素;从表面自由能出发,通过表面自由能分别推导光滑表面上的液滴以及结构表面上的Wenzel和Cassie态液滴的平衡接触角方程,进而研究煤尘的润湿机理。同时,对影响煤尘润湿性和团聚性的影响因素又进行了微观分析,粗糙度对两个模型的影响机理不同。Wenzel模型中,通过增加固液接触面积以增加对液体的粘附力来增大表观接触角,Cassie-Bax模型中通过减少复合接触中固体的面积分数以截留空气层来增大表观接触角,进而出现前者比后者具有更好的亲水性。（5）通过接触角法测定并分析表面活性剂对煤尘的润湿作用,结合煤尘粗糙表面的结构特征,建立了煤尘表面润湿模型及渗透模型,并通过实验验证了模型的适用性;通过透过率法分析黏结剂对煤尘的团聚效果。探讨表面活性剂对煤尘表面的吸附行为和机理,分析不同浓度表面活性剂对不同变质程度煤尘润湿性的影响规律。（6）将前期实验优选出的表面活性剂与黏结剂进行复配,对不同变质程度的煤尘进行响应面分析,通过计算分析得到褐煤的最优抑尘剂配方:润湿团聚效果均优的试剂复配浓度为:0.25%APG,0.50%SDBS及0.04%APAM,沉降时间预测值为20.4848s,透过率预测值为91.4827%;无烟煤的最优抑尘剂配方为:0.15%APG,0.43%SDBS及0.03%CPAM,沉降时间预测值为10.7619s,透过率预测值为89.8505%;烟煤的最优抑尘剂配方为:达到润湿团聚效果均优的试剂浓度为 0.17%APG,0.49%SDBS 及 0.05%APAM,沉降时间预测值为 34.9025s,透过率预测值为93.7259%。
二、表面张力现象和润湿现象的微观解释（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、表面张力现象和润湿现象的微观解释（论文提纲范文）
（1）纳尺度固液界面润湿及物质输运的力学机理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 润湿的基本概念和重要方程 |
| 1.2.1 表面张力 |
| 1.2.2 内聚功与粘附功 |
| 1.2.3 接触角 |
| 1.2.4 Young方程 |
| 1.2.5 Young-Laplace方程 |
| 1.2.6 Kelvin方程 |
| 1.3 纳尺度固液界面润湿及物质输运中的关键力学问题 |
| 1.3.1 接触线处毛细力的定量描述 |
| 1.3.2 液体在纳米通道内蒸发和流动的驱动机理 |
| 1.3.3 纳尺度下油水界面润湿特性与接触线移动 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第二章 纳米尺度固液界面润湿及物质输运研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分子动力学模拟 |
| 2.2.1 分子动力学模拟简介 |
| 2.2.2 分子动力学相关术语 |
| 2.2.3 分子动力学模拟的实现 |
| 2.3 润湿相关物理量的计算方法 |
| 2.3.1 表面张力 |
| 2.3.2 接触角 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 接触线毛细力平衡的微观起源 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 分子动力学模型 |
| 3.2.1 光滑固体表面的液气共存体系 |
| 3.2.2 粗糙固体表面上的液气共存体系 |
| 3.2.3 双液体体系 |
| 3.3 接触线处的毛细力平衡与Young方程的力学解释 |
| 3.4 毛细力理论模型的验证 |
| 3.5 不同蒸发模式下液滴钉扎力的变化 |
| 3.6 粗糙固体表面上的接触线毛细力平衡 |
| 3.6.1 毛细力平衡模型 |
| 3.6.2 模型的验证 |
| 3.6.3 液体的流动性分析 |
| 3.7 双液体系统中接触线处的毛细力平衡 |
| 3.7.1 毛细力平衡模型 |
| 3.7.2 模型的验证与接触角预测方法 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 纳米通道液体蒸发增强机理与通道内流动 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 分子动力学模型 |
| 4.3 纳米通道蒸发增强的尺寸效应 |
| 4.4 蒸发的驱动机制 |
| 4.5 蒸发驱动的通道内流动 |
| 4.6 蒸发的模拟方法对驱动力的影响 |
| 4.7 液体表面张力对纳米通道蒸发增强的影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 聚合物驱油的微观力学机理 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 分子动力学模型 |
| 5.3 聚合物驱替盲端残余油的微观机理 |
| 5.3.1 聚合物驱油动态过程 |
| 5.3.2 不同驱替剂的对比 |
| 5.3.3 拉拽效应 |
| 5.4 聚合物的黏弹性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（2）微细矩形窄通道内微纳结构修饰表面的强化沸腾换热研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 强化传热概念和发展 |
| 1.2 微细通道流动沸腾研究进展 |
| 1.2.1 实验研究 |
| 1.2.2 数值模拟 |
| 1.3 微纳结构改性表面研究进展 |
| 1.3.1 强化池沸腾 |
| 1.3.2 强化流动沸腾 |
| 1.4 研究中不足和启示 |
| 1.5 研究目标及章节安排 |
| 2 实验系统及方法介绍 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验系统及装置 |
| 2.2.1 微细通道流动沸腾实验系统 |
| 2.2.2 微细通道实验装置 |
| 2.2.3 实验仪器 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 实验测试步骤 |
| 2.3.2 可视化观测 |
| 2.4 实验数据处理 |
| 2.4.1 换热数据处理 |
| 2.4.2 压降数据处理 |
| 2.4.3 可视化流型处理 |
| 2.4.4 不确定度分析 |
| 2.5 单相实验验证 |
| 2.5.1 单相压降验证 |
| 2.5.2 单相换热验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 多孔铜表面过冷沸腾特性实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 表面制备与参数表征 |
| 3.3 起始沸腾特性 |
| 3.3.1 过冷沸腾曲线 |
| 3.3.2 起始沸腾预测 |
| 3.4 传热压降特性 |
| 3.4.1 热流密度影响 |
| 3.4.2 质量流量影响 |
| 3.4.3 两相流型分析 |
| 3.4.4 压降特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 微米杆表面流动沸腾特性实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 表面制备与参数表征 |
| 4.3 过冷沸腾传热特性 |
| 4.3.1 过冷沸腾曲线 |
| 4.3.2 不稳定性和临界热流 |
| 4.3.3 热流密度影响 |
| 4.3.4 质量流量影响 |
| 4.3.5 两相流型分析 |
| 4.4 饱和沸腾传热特性 |
| 4.4.1 热流密度影响 |
| 4.4.2 质量流量影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 纳米颗粒镀膜表面饱和沸腾特性实验与机理研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 表面制备与参数表征 |
| 5.3 压降特性 |
| 5.3.1 压降关联式预测 |
| 5.3.2 压降变化趋势 |
| 5.4 换热特性 |
| 5.4.1 热流密度影响 |
| 5.4.2 入口干度影响 |
| 5.4.3 质量流量影响 |
| 5.4.4 理论受力分析 |
| 5.4.5 与预测公式对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 润湿异质性表面过冷沸腾特性实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 润湿异质性表面概念 |
| 6.3 表面制备与参数表征 |
| 6.4 测试结果与讨论 |
| 6.4.1 传热压降特性 |
| 6.4.2 可视化流型 |
| 6.4.3 润湿异质图案影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 超亲水表面饱和沸腾流动换热特性数值研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 数值模型 |
| 7.2.1 流体体积函数(VOF)方法简介 |
| 7.2.2 计算域控制方程 |
| 7.2.3 相变传热传质模型 |
| 7.3 数值模拟方法验证 |
| 7.3.1 算例设置 |
| 7.3.2 计算过程参数设置 |
| 7.3.3 网格无关性检验 |
| 7.3.4 与实验结果对比 |
| 7.4 结果与讨论 |
| 7.4.1 模拟工况 |
| 7.4.2 换热随热流密度变化规律 |
| 7.4.3 换热随质量流量变化规律 |
| 7.4.4 换热随入口干度变化规律 |
| 7.4.5 换热与关联式预测精度 |
| 7.4.6 气液界面/速度场分布 |
| 7.4.7 温度场/相变源项分布 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
（3）特殊润湿功能表面的理论、构筑与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 理论基础 |
| 1.2.1 液体接触角 |
| 1.2.2 液滴滚动角 |
| 1.2.3 表面粗糙度 |
| 1.3 研究进展 |
| 1.3.1 表面特殊润湿性 |
| 1.3.2 仿生超疏水表面 |
| 1.3.3 新型超疏油表面 |
| 1.3.4 响应润湿性表面 |
| 1.3.5 重要研究突破 |
| 1.3.6 应用研究进展 |
| 1.4 课题的提出、目的及研究内容 |
| 第2章 超疏水银杏叶表面的仿生研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验思路 |
| 2.2.2 原料试剂 |
| 2.2.3 仪器设备 |
| 2.2.4 实验方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 银杏叶表面结构与表面润湿性 |
| 2.3.2 模板法制备仿银杏叶表面结构 |
| 2.3.3 银杏叶启发的超疏水表面制备 |
| 2.3.4 仿生超疏水表面的光控润湿性 |
| 2.3.5 研究内容与同领域的文献对比 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 表面结构与润湿性的理论推导 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 表面润湿性方程 |
| 3.2.1 表面结构与建模 |
| 3.2.2 完全润湿态模型 |
| 3.2.3 复合润湿态模型 |
| 3.2.4 临界平衡接触角 |
| 3.3 复合态的稳定性 |
| 3.3.1 体系自由能 |
| 3.3.2 表面突破压 |
| 3.3.3 鲁棒性因子 |
| 3.3.4 空气层厚度 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 反常润湿性表面的制备与应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验思路 |
| 4.2.2 原料试剂 |
| 4.2.3 仪器设备 |
| 4.2.4 实验方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 硅烷偶联剂种类对表面润湿性的影响 |
| 4.3.2 具有反常特殊润湿功能性表面的制备 |
| 4.3.3 表面反常润湿性以及润湿机理 |
| 4.3.4 反常润湿性表面的稳定性表征 |
| 4.3.5 反常润湿性表面的自清洁应用 |
| 4.3.6 反常润湿性表面油水分离应用 |
| 4.3.7 特殊润湿性表面实际应用对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 超全疏表面的制备与化学防护 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验思路 |
| 5.2.2 原料试剂 |
| 5.2.3 仪器设备 |
| 5.2.4 实验方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 表面多级粗糙结构对其全疏性能的影响 |
| 5.3.2 流体性质与超全疏表面抗润湿性的关系 |
| 5.3.3 液滴在超全疏表面上的弹跳动力学研究 |
| 5.3.4 超全疏表面的化学防护 |
| 5.3.5 超全疏表面的鲁棒因子 |
| 5.3.6 超全疏表面的运载应用 |
| 5.3.7 表面性能与文献的对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的期刊论文目录 |
| 附录B 攻读学位期间所申请的发明专利目录 |
| 附录C 攻读学位期间所发表的会议论文目录 |
| 附录D 攻读学位期间所受邀作出的学术报告 |
| 致谢 |
（4）基于翠鸟界面润湿控制行为的跨介质航行器表面防浸润研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 仿生去润湿行为及机理 |
| 1.2.1 自然界中的超疏水现象 |
| 1.2.2 液滴的界面现象与去“钉扎”原理 |
| 1.3 仿生界面动态润湿控制对表面防浸润策略的启发 |
| 1.3.1 界面被动去润湿行为研究现状 |
| 1.3.2 生物主动去润湿行为对表面防浸润的仿生启发 |
| 1.4 本文研究思路与主要研究内容 |
| 第2章 翠鸟体表润湿性与非均匀交错润湿性表面去润湿行为 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 翠鸟体表去润湿功能原理 |
| 2.2.1 翠鸟体表静态润湿性表征 |
| 2.2.2 翠鸟翅羽被动去润湿功能定性分析 |
| 2.3 液滴冲击非均匀交错润湿性表面动态行为 |
| 2.3.1 非均匀交错润湿性表面去润湿数值模拟 |
| 2.3.2 液滴冲击非均匀交错润湿性表面试验 |
| 2.3.3 非均匀交错润湿性表面上液滴动态粘附机理分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 弹性超疏水界面被动去润湿行为 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 超疏水表面制备及试验方法 |
| 3.2.1 铜网—超疏水表面制备 |
| 3.2.2 弹性超疏水表面定量试验装置原理 |
| 3.3 弹性超疏水表面对液滴质量重分布影响 |
| 3.4 液滴冲击弹性超疏水表面后的弹性耗散定量分析 |
| 3.4.1 弹性超疏水表面对三相接触线的影响 |
| 3.4.2 弹性超疏水表面对接触时间影响 |
| 3.4.3 液滴冲击“弹性表面”后弹性耗散定量分析 |
| 3.5 弹性超疏水界面被动去润湿机理及数值模拟 |
| 3.5.1 液滴冲击弹性超疏水表面的解析模型 |
| 3.5.2 弹性超疏水表面的“跳板效应”数值模拟 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 仿生界面主动去润湿行为 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 振动各向异性超疏水曲面的去润湿实验与仿真 |
| 4.2.1 翠鸟振动去润湿行为仿生启发 |
| 4.2.2 各向异性超疏水曲面制备与表征 |
| 4.2.3 振动各向异性超疏水曲面去润湿定量分析系统 |
| 4.2.4 振动各向异性超疏水曲面去润湿行为 |
| 4.2.5 液滴与振动各向异性超疏水曲面的交互机理及数值模拟 |
| 4.3 移动各向异性超疏水平面的去润湿实验与仿真 |
| 4.3.1 飞行中的翠鸟去润湿行为仿生启发 |
| 4.3.2 各向异性超疏水平面制备及试验方法 |
| 4.3.3 移动各向异性超疏水平面去润湿行为试验与仿真 |
| 4.3.4 移动各向异性超疏水平面上的液滴定向弹跳机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 跨介质航行器表面防浸润性能试验与数值模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 跨介质航行器模型制作与室内定量模拟降水系统 |
| 5.2.1 跨介质航行器3D打印模型及其表面制备 |
| 5.2.2 动力驱动连接机构与室内定量模拟降水系统设计 |
| 5.3 多液滴冲击下的跨介质航行器防浸润性能 |
| 5.3.1 跨介质航行器被动防浸润行为试验 |
| 5.3.2 跨介质航行器主动防浸润性能试验与仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论和展望 |
| 6.1 研究结论与创新点 |
| 6.1.1 主要研究结论 |
| 6.1.2 主要创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间研究成果与参研项目 |
| 一、攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 二、攻读博士学位期间发表和申请专利情况 |
| 三、攻读博士学位期间参与科研项目情况 |
| 致谢 |
（5）强疏水性PVDF膜的制备及其在CO2吸收中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.2 二氧化碳捕集技术 |
| 1.2.1 燃烧前捕集 |
| 1.2.2 富氧燃烧捕集 |
| 1.2.3 燃烧后捕集 |
| 1.3 膜气吸收技术 |
| 1.3.1 膜吸收技术影响因素 |
| 1.3.2 膜吸收技术经济性分析 |
| 1.3.3 膜润湿问题 |
| 1.4 自然界中超疏水现象 |
| 1.5 PVDF膜制备工艺及疏水性改性 |
| 1.5.1 PVDF微孔膜制备方法 |
| 1.5.2 NIPS法制备PVDF膜 |
| 1.5.3 NIPS法制备PVDF膜的影响因素 |
| 1.5.4 PVDF膜疏水性改性 |
| 1.6 课题研究目的与内容 |
| 1.6.1 课题的提出和意义 |
| 1.6.2 本课题研究目的与内容 |
| 第2章 PVDF平板膜润湿机理的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料和实验方法 |
| 2.2.1 实验药品及试剂 |
| 2.2.2 PVDF平板膜的制备方法 |
| 2.2.3 膜吸收CO_2工艺流程 |
| 2.2.4 膜吸收CO_2传质阻力分析 |
| 2.2.5 PVDF 平板膜浸泡实验 |
| 2.2.6 PVDF平板膜的表征方法 |
| 2.3 润湿引起膜表面疏水性变化 |
| 2.4 润湿引起平板膜孔径分布变化 |
| 2.5 润湿引起平板膜结构变化 |
| 2.6 润湿对膜吸收CO_2性能及传质阻力影响 |
| 2.6.1 润湿对膜吸收CO_2性能影响 |
| 2.6.2 润湿对膜传质阻力影响 |
| 2.7 PVDF平板膜与吸收剂之间的交互作用 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 疏水性PVDF/Graphene杂化膜的制备及其吸收CO_2性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料及方法 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 PVDF/Graphene杂化膜的制备 |
| 3.2.3 膜吸收CO_2实验 |
| 3.2.4 膜材料浸泡实验 |
| 3.2.5 PVDF/Graphene杂化膜的表征方法 |
| 3.3 石墨烯纳米片层表征 |
| 3.4 PVDF/Graphene杂化膜表面元素分析 |
| 3.5 PVDF/Graphene杂化膜结构与形貌分析 |
| 3.5.1 PVDF/Graphene杂化膜结构变化 |
| 3.5.2 PVDF/Graphene杂化膜表面形貌变化 |
| 3.6 PVDF/Graphene杂化膜晶型分析 |
| 3.7 PVDF/Graphene杂化膜表面疏水性分析 |
| 3.8 PVDF/Graphene杂化膜的孔径、孔隙率、LEPw及机械强度分析 |
| 3.9 PVDF/Graphene杂化膜取向对膜吸收CO_2性能影响 |
| 3.10 本章小结 |
| 第4章 原位植入纳米SiO_2(ISEA-HMSNs)超疏水改性PVDF膜及其吸收CO_2性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验材料与方法 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 超疏水PVDF膜的制备 |
| 4.2.3 膜吸收CO_2实验 |
| 4.2.4 膜材料浸泡实验 |
| 4.2.5 超疏水PVDF膜的表征方法 |
| 4.3 疏水性纳米SiO_2表征 |
| 4.4 ISEA-HMSN改性前后对膜表面元素影响 |
| 4.5 ISEA-HMSN法改性前后对膜的结构与形貌影响 |
| 4.5.1 ISEA-HMSN改性前后对膜结构影响 |
| 4.5.2 ISEA-HMSN改性前后对膜表面形貌影响 |
| 4.6 ISEA-HMSN改性前后对膜晶型影响 |
| 4.7 ISEA-HMSN改性前后对膜表面疏水性及表面自由能(SFE)影响 |
| 4.7.1 ISEA-HMSN改性前后对膜表面疏水性影响 |
| 4.7.2 ISEA-HMSN改性前后对膜表面SFE影响 |
| 4.8 ISEA-HMSN改性前后对膜的孔径、孔隙率及LEPw影响 |
| 4.9 ISEA-HMSN改性前后对膜的热稳定性影响 |
| 4.10 ISEA-HMSN改性前后膜吸收CO_2性能 |
| 4.11 本章小结 |
| 第5章 凝固浴对PVDF/HMSNs杂化膜结构及抗润湿性能调控研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验材料与方法 |
| 5.2.1 实验材料 |
| 5.2.2 超疏水性PVDF/HMSNs杂化膜的制备 |
| 5.2.3 膜吸收 CO_2实验 |
| 5.2.4 膜材料浸泡实验 |
| 5.2.5 PVDF膜的表征方法 |
| 5.3 凝固浴对PVDF/HMSNs杂化膜表面元素影响 |
| 5.4 凝固浴对PVDF/HMSNs杂化膜结构影响 |
| 5.5 凝固浴对PVDF/HMSNs杂化膜表面疏水性影响 |
| 5.6 凝固浴对PVDF/HMSNs杂化膜机械性能影响 |
| 5.7 凝固浴对PVDF/HMSNs杂化膜吸收CO_2性能影响 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 膜接触器吸收CO_2过程中的膜润湿模型研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 理论研究 |
| 6.2.1 膜吸收过程中润湿行为 |
| 6.2.2 传质数学模型 |
| 6.3 模型预测结果 |
| 6.3.1 膜吸收实验与模型计算结果对比 |
| 6.3.2 不同润湿程度下膜吸收CO_2通量变化 |
| 6.3.3 CO_2吸收效果随膜接触器轴向的分布情况 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 主要结论与创新 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
（6）沥青路面疏水抑冰涂层开发及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内外常用除冰雪方法 |
| 1.2.2 疏水抑冰涂层技术研究现状 |
| 1.2.3 研究现状分析 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 沥青路面冰粘附理论基础 |
| 2.1 界(表)面现象和粘附理论 |
| 2.1.1 界(表)面自由能与张力 |
| 2.1.2 固体表面润湿性与接触角 |
| 2.1.3 粘附理论 |
| 2.2 沥青路面冰粘附机理研究 |
| 2.3 路面冰粘附强度影响因素及测试方法 |
| 2.3.1 路面冰粘附强度定义 |
| 2.3.2 路面冰粘附强度影响因素 |
| 2.3.3 路面冰粘附强度测试方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 沥青路面冰粘附特性试验研究 |
| 3.1 试验试件制备 |
| 3.1.1 原材料性能检测 |
| 3.1.2 级配选择 |
| 3.1.3 最佳沥青用量确定 |
| 3.2 路面润湿性对冰粘附强度影响 |
| 3.2.1 表面润湿性测试结果 |
| 3.2.2 路面润湿性对冰法向粘附强度影响 |
| 3.2.3 路面润湿性对冰切向粘附强度影响 |
| 3.3 路面粗糙度对冰粘附强度影响 |
| 3.3.1 表面粗糙度测试结果 |
| 3.3.2 路面粗糙度对冰法向粘附强度影响 |
| 3.3.3 路面粗糙度对冰切向粘附强度影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 疏水抑冰涂层设计及制备 |
| 4.1 疏水抑冰涂层防冰机理 |
| 4.1.1 疏水减粘原理 |
| 4.1.2 冰点降低原理 |
| 4.1.3 控缓释原理 |
| 4.2 疏水抑冰涂层材料设计 |
| 4.2.1 涂层组成设计 |
| 4.2.2 涂层各组分比例 |
| 4.3 疏水抑冰涂层材料室内制备 |
| 4.3.1 材料及实验仪器 |
| 4.3.2 涂层制备过程 |
| 4.4 疏水抑冰涂层材料基本性能 |
| 4.4.1 涂层涂膜疏水性能 |
| 4.4.2 涂层各组分相容性分析 |
| 4.4.3 涂层粘附性能 |
| 4.4.4 涂层抑冰物质缓释性能 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 疏水抑冰涂层防冰性能研究 |
| 5.1 结冰过程 |
| 5.2 疏水抑冰涂层防结冰性能 |
| 5.2.1 路面结冰延迟 |
| 5.2.2 涂层延缓结冰性能评价 |
| 5.2.3 路面结冰量 |
| 5.2.4 涂层减少结冰量性能评价 |
| 5.3 疏水抑冰涂层易除冰性能 |
| 5.3.1 沥青路面冰层直接粘附力测试 |
| 5.3.2 沥青路面冰层间接粘附力测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 疏水抑冰涂层路用性能研究 |
| 6.1 疏水抑冰涂层对沥青路面水稳定性影响 |
| 6.1.1 沥青路面水损害分析 |
| 6.1.2 疏水抑冰涂层沥青混合料水稳定性评价指标选择 |
| 6.1.3 吸水率试验分析 |
| 6.1.4 渗水性试验分析 |
| 6.1.5 残留稳定度试验分析 |
| 6.1.6 冻融劈裂试验分析 |
| 6.2 疏水抑冰涂层对沥青路面抗滑性能影响 |
| 6.2.1 疏水抑冰涂层路面构造深度 |
| 6.2.2 疏水抑冰涂层路面摆值 |
| 6.3 疏水抑冰涂层对沥青路面耐久性能影响 |
| 6.3.1 耐水性 |
| 6.3.2 耐化学腐蚀性 |
| 6.3.3 耐磨性 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要研究结论 |
| 7.2 进一步研究建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 在校期间发表论文及参与项目 |
（7）PDMS基微透镜阵列的设计、制造和表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 相关领域的研究历史与现状 |
| 1.2.1 微小光学的发展历史和现状 |
| 1.2.2 微透镜的制作方法的研究现状 |
| 1.2.3 磁流变弹性体的研究历史与现状 |
| 1.3 本论文的结构安排 |
| 第二章 PDMS薄膜微透镜阵列 |
| 2.1 PDMS薄膜微透镜的形成原理 |
| 2.1.1 平面薄膜受等轴挤压模型 |
| 2.1.2 压强的作用 |
| 2.1.3 仿真分析 |
| 2.2 PDMS薄膜微透镜阵列的设计和制造 |
| 2.2.1 PDMS简介 |
| 2.2.2 PDMS薄膜微透镜阵列的制备流程的设计 |
| 2.2.3 spin-coated薄膜制备工艺 |
| 2.2.4 光刻工艺制造圆柱阵列模具 |
| 2.2.5 可转移的PDMS薄膜 |
| 2.2.6 实验过程 |
| 2.3 制造结果的表征测试 |
| 2.3.1 光学显微表征 |
| 2.3.2 表面轮廓 |
| 2.3.3 表面粗糙度 |
| 2.3.4 焦距 |
| 2.3.5 微透镜阵列的成像 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于光刻胶凹模液相成型方法的PDMS微透镜阵列 |
| 3.1 润湿现象的基本原理 |
| 3.1.1 净吸力与表面张力 |
| 3.1.2 润湿现象 |
| 3.1.3 接触角 |
| 3.1.4 Wenzel润湿模型 |
| 3.1.5 Cassie润湿模型 |
| 3.1.6 Wenzel-Cassie润湿模型 |
| 3.2 设计与制造过程 |
| 3.2.1 PDMS微透镜阵列制备流程的设计 |
| 3.2.2 SU-8 光刻胶 |
| 3.2.3 PDMS聚合物表面的润湿性 |
| 3.2.4 不同接触模型下的液面微结构 |
| 3.2.5 SU-8 液面与PDMS表面形成Cassie润湿分析 |
| 3.2.6 实验过程 |
| 3.3 制造结果的表征测试 |
| 3.3.1 光学显微表征 |
| 3.3.2 表面轮廓 |
| 3.3.3 焦距 |
| 3.3.4 成像 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于PDMS基磁流变弹性体薄膜的磁响应微透镜阵列 |
| 4.1 磁流变弹性体磁响应机理 |
| 4.1.1 偶极子物理模型 |
| 4.1.2 弹性体中链式结构的磁流变机理 |
| 4.2 PDMS-Fe_3O_4磁响应光学薄膜 |
| 4.3 PDMS基双层结构磁响应微透镜阵列 |
| 4.3.1 PDMS基双层结构磁响应微透镜阵列的设计 |
| 4.3.2 PDMS基双层结构磁响应微透镜阵列的制造 |
| 4.3.3 PDMS基双层结构磁响应微透镜阵列的表征测试 |
| 4.4 PDMS基磁响应薄膜微透镜阵列的设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（8）碳纤维的水热碳表面改性及其对复合材料的界面增强作用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 前言 |
| 1.1.1 复合材料简介及起源 |
| 1.1.2 复合材料的种类与特点 |
| 1.1.3 连续纤维增强聚合物基复合材料 |
| 1.2 连续纤维增强聚合物基复合材料的界面 |
| 1.2.1 碳纤维增强聚合物基复合材料的界面的几种相互作用力 |
| 1.2.2 碳纤维表面改性方法 |
| 1.3 水热碳、水热碳点的结构与特性 |
| 1.3.1 聚呋喃结构的水热碳 |
| 1.3.2 水热碳点的制备方法与结构 |
| 1.4 本论文的研究内容 |
| 1.4.1 聚醚酰亚胺(PEI)微乳液的制备、评价以及反润湿现象研究 |
| 1.4.2 水热碳层改性碳纤维的制备与表征 |
| 1.4.3 高收率多环芳烃结构的碳点制备及表征 |
| 1.4.4 多环芳烃内部结构的证明与形成机理分析 |
| 1.4.5 评价了水热碳层改性,碳点上浆剂改性对复合材料的影响 |
| 第二章 聚醚酰亚胺乳液上浆剂的反润湿现象及其对碳纤维聚醚醚酮复合材料界面性能影响 |
| 2.1 本章概要 |
| 2.2 研究背景 |
| 2.3 实验部分 |
| 2.3.1 试验原料 |
| 2.3.2 上浆剂乳液制备 |
| 2.3.3 碳纤维退浆及PEI乳液上浆 |
| 2.3.4 复合材料样品的制备 |
| 2.3.5 上浆剂、上浆碳纤维及复合材界面的表征 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 乳化剂配比及用量对上浆剂乳液稳定性的影响 |
| 2.4.2 乳化剂配比的影响 |
| 2.4.3 乳化剂用量的影响 |
| 2.4.4 碳纤维上浆前后的微观形貌及聚合物在碳纤维表面的“反润湿”现象 |
| 2.4.5 PEI乳液的上浆效果评价 |
| 2.5 结论 |
| 第三章 水热碳层对碳纤维的表面改性研究 |
| 3.1 本章概要 |
| 3.2 研究背景 |
| 3.3 实验部分 |
| 3.3.1 实验原料 |
| 3.3.2 碳纤维表面水热碳层制备 |
| 3.3.3 水热碳层的表征方法 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 碳纤维在低浓度下的水热碳化反应中成核作用 |
| 3.4.2 多色的水热碳改性纤维 |
| 3.4.3 水热改性碳纤维表面的微观形貌 |
| 3.4.4 水热改性碳纤维的拉曼光谱 |
| 3.4.5 水热改性碳纤维的X射线能谱(XPS)分析表征 |
| 3.4.6 水热改性碳纤维的表面能测试 |
| 3.4.7 水热改性碳纤维的BET比表面积测试 |
| 3.5 碳纤维表面水热碳层的形成机制 |
| 3.6 结论 |
| 第四章 具有大尺寸多环芳烃内部结构的纳米碳点的宏量制备 |
| 4.1 本章概要 |
| 4.2 研究背景 |
| 4.3 试验部分 |
| 4.3.1 试验原料 |
| 4.3.2 试验方法 |
| 4.4 碳点的分析与表征 |
| 4.4.1 冻干甲基硅酸凝胶骨架的比表面积与孔径测试 |
| 4.4.2 碳点的CHON元素分析 |
| 4.4.3 碳点的红外光谱分析 |
| 4.4.4 碳点的液态~(13)碳核磁共振测试 |
| 4.4.5 碳点的固态~(13)碳核磁共振(SS CPMAS TOSS ~(13)C NMR)、~1氢核磁共振(SS ~1H NMR)测试 |
| 4.4.6 碳点的透射电镜(TEM)测试 |
| 4.4.7 碳点的拉曼光谱(Raman)测试 |
| 4.4.8 碳点的光电子能谱光谱(XPS)测试 |
| 4.4.9 碳点的羧基含量测定 |
| 4.4.10 碳点的激发发射荧光光谱测定 |
| 4.4.11 X射线衍射(XRD)测试 |
| 4.5 结果与讨论 |
| 4.5.1 葡萄糖浓度对MGSH碳点制备的影响 |
| 4.5.2 甲基硅酸钠用量、盐酸对MGSH的影响 |
| 4.5.3 MGSH在水热碳化过程前后的结构分析 |
| 4.5.4 碳点的粒径分析 |
| 4.5.5 碳点的羧基含量测定 |
| 4.5.6 碳点、碳点和硅凝胶混合物、纯化硅凝胶XRD分析 |
| 4.5.7 碳点的CHON元素分析 |
| 4.5.8 碳点的SS CPMAS TOSS ~(13)C NMR谱 |
| 4.5.9 碳点的SS ~1H NMR谱 |
| 4.5.10 碳点的傅里叶红外光谱(FTIR) |
| 4.5.11 碳点的拉曼光谱(Raman) |
| 4.5.12 碳点的激发发射光谱 |
| 4.5.13 碳点的溶解性能 |
| 4.5.14 碳点的溶液~(13)碳核磁共振谱 |
| 4.5.15 碳点的XPS图谱 |
| 4.6 结论 |
| 第五章 MGSH碳点的多环芳烃内部结构及形成机理研究 |
| 5.1 概要 |
| 5.2 MGSH碳点结构的证实 |
| 5.2.1 MGSH碳点与聚合物碳点在溶解状态的不同 |
| 5.2.2 MGSH碳点与常规聚呋喃水热碳在固态~(13)碳核磁图谱中的显着区别 |
| 5.2.3 MGSH碳点与氧化石墨烯的固态核磁与红外对比 |
| 5.2.4 MGSH碳点与不同碳化程度的煤进行固态核磁与红外对比 |
| 5.2.5 MGSH碳点与其他碳化物的固态核磁对比 |
| 5.2.6 MGSH碳点的红外图谱拟合及官能团推测 |
| 5.2.7 MGSH碳点的固态核磁图谱曲线拟合及多环芳烃苯环数目推算 |
| 5.2.8 MGSH碳点的拉曼光谱拟合及多环芳烃苯环数目推算 |
| 5.3 MGSH碳点的多环芳烃结构形成机制推测 |
| 5.4 水热碳化过程中的还原反应 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 碳纤维原位水热碳层改性、碳点上浆对碳纤维复合材料界面相互作用的提升 |
| 6.1 本章概要 |
| 6.2 前言 |
| 6.3 实验部分 |
| 6.3.1 试验原料 |
| 6.3.2 碳纤维的上浆处理 |
| 6.3.3 碳纤维复合材料的制备 |
| 6.4 碳纤维及复合材料的测试 |
| 6.4.1 碳纤维上浆率测试 |
| 6.4.2 碳纤维复合材料碳纤维含量测试 |
| 6.4.3 扫描电镜测试 |
| 6.4.4 短梁层间剪切测试 |
| 6.5 结果与讨论 |
| 6.5.1 碳纤维的上浆率 |
| 6.5.2 碳点上浆后碳纤维的微观形貌 |
| 6.5.3 水热碳层改性提升碳纤维/PEEK复合材料界面相互作用 |
| 6.5.4 水热碳层改性提升碳纤维/PEI复合材料界面相互作用 |
| 6.5.5 改性碳纤维/环氧树脂复合材料断裂面形貌 |
| 6.5.6 碳纤维改性对碳纤维/环氧复合材料层间剪切性能的提升 |
| 6.6 结论 |
| 第七章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）界面效应对冷凝成核和液滴动力学行为影响机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冷凝成核 |
| 1.2.2 液核润湿 |
| 1.3 本文的研究工作 |
| 第二章 分子动力学方法 |
| 2.1 分子动力学模拟简介 |
| 2.2 常用的分子动力学模拟软件 |
| 2.3 分子动力学模拟基本步骤 |
| 2.3.1 构建初始模型 |
| 2.3.2 设定模拟基本参数 |
| 2.3.3 获得平衡状态 |
| 2.3.4 进行动力学模拟并提取数据 |
| 第三章 各向异性微观结构对蒸汽冷凝成核及液滴润湿的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模拟方法与细节 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 润湿过程 |
| 3.3.2 冷凝过程 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 微观结构驱动的液滴动力学行为 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模拟方法与细节 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 结构的体积占比对液滴动力学行为的影响 |
| 4.3.2 结构的高度对液滴动力学行为的影响 |
| 4.3.3 圆柱状阵列与方形柱状阵列对液滴动力学行为影响的对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Laplace压力和表面能共同驱动的液滴动力学行为 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模拟方法与细节 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 锥形阵列的倾斜角对液滴动力学行为的影响 |
| 5.3.2 亲疏水区域的占比对冷凝润湿影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间主要成果 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（10）基于表面特性的煤尘润湿性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 煤尘组成、结构研究现状 |
| 1.2.1 煤尘的组成 |
| 1.2.2 煤尘的结构 |
| 1.3 煤尘微观形貌及表面自由能 |
| 1.4 润湿及团聚 |
| 1.4.1 润湿及润湿模型 |
| 1.4.2 团聚 |
| 1.5 表面活性剂 |
| 1.5.1 表面活性剂的定义 |
| 1.5.2 表面活性剂的结构特点 |
| 1.5.3 表面活性剂的种类 |
| 1.6 国内外研究现状 |
| 1.6.1 润湿理论的研究现状 |
| 1.6.2 表面形貌与润湿现象关联性的研究现状 |
| 1.6.3 表面活性剂与团聚剂在煤尘方面的应用现状 |
| 1.6.4 抑尘剂的分类及机理 |
| 1.7 研究内容及技术路线 |
| 1.7.1 研究内容 |
| 1.7.2 技术路线 |
| 2 煤尘表面结构特征 |
| 2.1 煤尘的化学成分与结构 |
| 2.1.1 工业分析及元素分析 |
| 2.1.2 灰成分分析 |
| 2.1.3 煤尘红外光谱 |
| 2.1.4 表面官能团分析 |
| 2.2 煤尘表面性质 |
| 2.2.1 煤尘的粒度及粒度分析 |
| 2.2.2 煤尘的表面电性 |
| 2.2.3 液氮吸附法分析煤尘表面孔隙结构 |
| 2.2.4 煤尘表面微观结构SEM分析 |
| 2.2.5 煤的表面形貌分析 |
| 2.2.6 表面自由能 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 煤尘润湿及促进作用分析 |
| 3.1 表面张力 |
| 3.1.1 实验方法 |
| 3.1.2 实验结果与分析 |
| 3.2 接触角 |
| 3.3 润湿动力 |
| 3.3.1 公式推导 |
| 3.3.2 润湿驱动力 |
| 3.4 润湿速度 |
| 3.4.1 实验方法 |
| 3.4.2 实验结果与分析 |
| 3.5 黏结剂对煤尘团聚性研究 |
| 3.5.1 实验部分 |
| 3.5.2 实验结果及分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 煤尘润湿及团聚的影响因素分析 |
| 4.1 煤尘表面特性对润湿性的影响 |
| 4.1.1 煤尘组分及表面特征对润湿性的影响 |
| 4.1.2 煤尘表面自由能对润湿的影响 |
| 4.1.3 煤尘平均粗糙度对润湿的影响 |
| 4.2 煤尘表面特性对团聚性的影响 |
| 4.2.1 煤尘组分及表面特征对团聚性的影响 |
| 4.2.2 煤尘表面电位团聚的影响 |
| 4.2.3 PH值对煤尘团聚的影响 |
| 4.2.4 煤尘平均孔径对团聚的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 煤尘润湿模型 |
| 5.1 表面活性剂对煤尘润湿性研究 |
| 5.1.1 实验部分 |
| 5.1.2 实验结果及分析 |
| 5.2 煤尘表面微结构润湿模型的建立 |
| 5.2.1 煤尘粗糙表面性质对模型的影响 |
| 5.2.2 润湿模型及参数的确定 |
| 5.3 渗透模型的建立 |
| 5.4 小结 |
| 6 抑尘剂的制备及优化 |
| 6.1 褐煤的试验研究 |
| 6.1.1 实验试剂 |
| 6.1.2 响应面实验设计 |
| 6.1.3 响应面实验结果及分析 |
| 6.1.4 润湿性响应面结果分析 |
| 6.1.5 团聚性响应面结果分析 |
| 6.1.6 抑尘剂最优化条件及实验验证 |
| 6.2 烟煤的试验研究 |
| 6.2.1 实验试剂 |
| 6.2.2 响应面实验设计 |
| 6.2.3 响应面实验结果及分析 |
| 6.2.4 润湿性响应面结果分析 |
| 6.2.5 团聚性响应面结果分析 |
| 6.2.6 抑尘剂最优化条件及实验验证 |
| 6.3 无烟煤的试验研究 |
| 6.3.1 实验试剂 |
| 6.3.2 响应面实验设计 |
| 6.3.3 响应面实验结果及分析 |
| 6.3.4 润湿性响应面结果分析 |
| 6.3.5 团聚性响应面结果分析 |
| 6.3.6 抑尘剂最优化条件及实验验证 |
| 6.4 小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 在学期间发表的学术论文 |
| 在学期间参加科研项目 |
| 主要获奖 |
四、表面张力现象和润湿现象的微观解释（论文参考文献）
- [1]纳尺度固液界面润湿及物质输运的力学机理[D]. 范竞存. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [2]微细矩形窄通道内微纳结构修饰表面的强化沸腾换热研究[D]. 周刊. 浙江大学, 2019(04)
- [3]特殊润湿功能表面的理论、构筑与应用[D]. 潘帅军. 湖南大学, 2015(09)
- [4]基于翠鸟界面润湿控制行为的跨介质航行器表面防浸润研究[D]. 郑益华. 吉林大学, 2020(08)
- [5]强疏水性PVDF膜的制备及其在CO2吸收中的应用[D]. 吴晓娜. 天津大学, 2017(01)
- [6]沥青路面疏水抑冰涂层开发及性能研究[D]. 刘芳. 重庆交通大学, 2019(06)
- [7]PDMS基微透镜阵列的设计、制造和表征[D]. 王松. 电子科技大学, 2019(01)
- [8]碳纤维的水热碳表面改性及其对复合材料的界面增强作用[D]. 席先锋. 中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所), 2019(01)
- [9]界面效应对冷凝成核和液滴动力学行为影响机理研究[D]. 丁文扬. 山东大学, 2020(11)
- [10]基于表面特性的煤尘润湿性质研究[D]. 阎杰. 中国矿业大学(北京), 2019(09)