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结构表面上的水滴形态和润湿态在蒸发过程中转变的机理研究

摘要第4-6页
ABSTRACT第6-7页
1 绪论第23-43页
    1.1 研究背景与意义第23-24页
    1.2 水滴在超疏水表面上蒸发的理论基础第24-27页
        1.2.1 Yang方程第24-25页
        1.2.2 超疏水表面上水滴的润湿状态第25-27页
        1.2.3 水滴蒸发过程中的模型第27页
    1.3 接触角等因素对固体表面上的水滴蒸发过程的影响第27-32页
        1.3.1 接触角的影响第27-29页
        1.3.2 其他因素的影响第29-32页
    1.4 超疏水表面上水滴蒸发过程的研究进展第32-36页
    1.5 超疏水表面上水滴润湿态转变的研究进展第36-40页
    1.6 尚存在的问题和本文的主要研究内容第40-43页
2 水滴在超疏水表面上蒸发过程中CCL-CCA转变的机理研究第43-59页
    2.1. 引言第43页
    2.2 实验材料和方法第43-44页
        2.2.1 材料及仪器第44页
        2.2.2 材料表面处理及接触角和表面粗糙度的测量第44页
        2.2.3 水滴蒸发实验方法第44页
    2.3 实验结果与讨论第44-46页
    2.4 水滴在结构表面上蒸发过程中CCL-CCA转变的数学模型第46-50页
        2.4.1 模型的假定条件第46-47页
        2.4.2 水滴三相线沿底半径-r_s方向移动的推动力第47-49页
        2.4.3 水滴三相线沿底半径-r_s方向移动的阻力第49页
        2.4.4 Cassie态水滴蒸发过程中CCL-CCA转变点的确定第49-50页
    2.5 计算结果与讨论第50-58页
        2.5.1 水滴在结构表面上蒸发过程中的形状参数变化曲线第50-51页
        2.5.2 水滴三相线沿-r_s方向移动的推动力与阻力随体积的变化第51页
        2.5.3 结构参数对水滴CCL-CCA转变临界接触角的影响第51-52页
        2.5.4 模型计算结果与实验结果的对比第52-56页
        2.5.5 三相线钉扎和去钉扎的应用及其调控策略第56-58页
    2.6 本章小结第58-59页
3 超疏水结构表面上亚稳态水滴底部的形状及润湿态转变能垒的研究第59-79页
    3.1 引言第59-60页
    3.2 亚稳态水滴底部的形状及润湿态转变能垒的物理模型第60-61页
    3.3 亚稳态水滴底部的形状及润湿态转变能垒的数学模型第61-66页
        3.3.1 描述弯曲液面的独立变量第61-62页
        3.3.2 单根柱子侧边由圆弧旋转所形成的气液界面面积第62页
        3.3.3 水滴底部的气液界面面积第62页
        3.3.4 单根柱子侧边上气液界面之下所包含的体积第62页
        3.3.5 水滴底部浸入结构内部的液体体积第62-63页
        3.3.6 IFE与水滴的气液界面积第63-64页
        3.3.7 水滴最小IFE和形状参数的确定第64-65页
        3.3.8 C-W和W-C转变的能垒第65-66页
    3.4 结果与讨论第66-78页
        3.4.1 复合态水滴局部最小IFE和Cassie态水滴IFE的对比第66-67页
        3.4.2 复合态水滴的局部最小IFE和Wenzel态水滴的IFE的对比第67-68页
        3.4.3 具有最小IFE的复合态水滴的参数第68-70页
        3.4.4 Cassie态水滴和Wenzel态水滴互相转型的能垒第70-72页
        3.4.5 C-W转变的充要条件第72-73页
        3.4.6 C-W转变实验测定参数和计算结果的对比第73-76页
        3.4.7 超疏水表面上水滴蒸发的应用第76-78页
    3.5 本章小结第78-79页
4 Cassie态水滴通过触底途径向Wenzel态转变的理论分析第79-96页
    4.1 引言第79页
    4.2 物理模型和数学模型第79-86页
        4.2.1 C-W自发转变的推动力第80-84页
        4.2.2 C-W转变的阻力第84-85页
        4.2.3 C-W转变的压力和阻力的关系以及水滴底部弯曲参数的描述第85-86页
        4.2.4 水滴完成C-W转变的判据及模型计算方法第86页
    4.3 结果和讨论第86-95页
        4.3.1 结构参数对水滴C-W转变的影响第86-87页
        4.3.2 水滴尺寸对C-W转变的影响第87-88页
        4.3.3 不同参数的结构表面上水滴完成C-W转变的临界体积第88-89页
        4.3.4 本征接触角和前进角的影响第89-90页
        4.3.5 C-W转变的实验测定参数和计算结果的对比第90-93页
        4.3.6 其它需要讨论的问题第93-95页
        4.3.7 采用推动力和能垒研究C-W转变的对比第95页
    4.4 本章小结第95-96页
5 水滴底部弯液面前端触底之后的润湿过程研究第96-120页
    5.1 引言第96页
    5.2 物理和数学模型第96-109页
        5.2.1 高柱子上水滴通过触底途径完成C-W转变第99-105页
        5.2.2 短柱子上水滴通过触底途径完成C-W转变第105-107页
        5.2.3 C-W触底转变过程中水滴表观接触角的计算第107-108页
        5.2.4 微/纳二级结构表面上水滴触底转变过程的计算第108-109页
        5.2.5 水滴C-W触底转变进程的阶段划分第109页
    5.3 结果与讨论第109-119页
        5.3.1 结构参数对水滴能否通过触底机理完成C-W转变的影响第109-110页
        5.3.2 水滴体积对其通过触底机理完成C-W转变的影响第110-113页
        5.3.3 本征接触角和前进角对水滴能否通过触底机理完成C-W转变的影响第113页
        5.3.4 微/纳二级结构对水滴能否通过触底机理完成C-W转变的影响第113-114页
        5.3.5 模型计算结果与实验结果的对比第114-118页
        5.3.6 弯液面触底后是否一定能够完成C-W转变的讨论第118-119页
    5.4 本章小结第119-120页
6 超疏水表面上水滴蒸发全过程中的形态及润湿态转变研究第120-132页
    6.1 引言第120-121页
    6.2 水滴在结构表面上蒸发过程中形状与润湿态转变的数学模型第121-125页
        6.2.1 水滴三相线是否移动的受力分析第121-122页
        6.2.2 蒸发过程中水滴的形态及其润湿态各转变点的确定第122-123页
        6.2.3 求解方法与计算过程第123-125页
    6.3 结果与讨论第125-131页
        6.3.1 水滴在结构表面上蒸发全过程中的形状参数变化曲线第125页
        6.3.2 水滴三相线上沿-r_s方向移动的推动力与阻力随体积的变化第125-126页
        6.3.3 水滴在结构表面上蒸发过程中润湿态发生转变机制及影响因素第126-127页
        6.3.4 水滴在微/纳二级结构表面上蒸发过程中形态和润湿态变化规律第127-128页
        6.3.5 模型计算结果与实验结果的对比第128-131页
    6.4 本章小结第131-132页
7 结论与展望第132-135页
    7.1 结论第132-133页
    7.2 创新点第133页
    7.3 展望第133-135页
参考文献第135-145页
攻读博士学位期间科研项目及科研成果第145-146页
致谢第146-148页
作者简介第148页

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