基于MATLAB分析不同形貌对金属表面润湿性能的影响

• 作者: 付婷 但斌斌 刘凯 容芷君 朱玙灯 李宽 鲁畅
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 化学
• 关键词: 微观形貌 Matlab 完全润湿表面 不完全润湿表面 表面粗糙度 表观接触角
• 年，卷（期）: 2019,（8）
• 所属期刊栏目: 专题——表面织构制备、性能及作用机理
• 页码范围: 68-76
• 页数: 9页
• 分类号: O647.5
• 字数: 4795字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.08.010

摘要

目的 研究不同形貌的微结构表面对金属表面润湿性能的影响.方法 首先在金属材料表面建立一级与二级微结构模型,然后整理得出不同微结构模型评定参数的公式,最后利用Matlab对不同形貌表面相关公式进行模拟计算,绘制得到不同形貌表面润湿特性三维曲线.结果 一级微结构中,球形微结构模型表面表观接触角 θ 皆为定值,即完全润湿 θc=74.443°,不完全润湿 θw=131.720°.其余微结构模型利用Matlab模拟计算,均可以得到光滑的三维曲线,其中在铜基表面设计制备三维方柱阵列微结构,可获得超疏水特性.二级微结构中,比较完全润湿状态,不完全润湿状态粗糙因子f远小于 Υ.在不完全润湿状态中,粗糙因子f趋近于0,与完全润湿状态模拟的表观接触角结果相比,不完全润湿状态下,采用三维阵列微结构研究金属表面微结构对表观接触角的影响最为合适.结论 模拟条件相同的情况下,改变金属表面微观形貌会引起润湿性能的改变.金属表面润湿性能与表面微细结构以及微结构参数均存在映射关系,但是表面微结构的维度并非越高越好,一级微结构同样也可以得到所需疏水性能.在外在影响因素相同的条件下,若要研究分析金属表面微结构参数的改变对表观接触角的影响,采用三维阵列微结构最为合适.