超疏水表面微纳二级结构对冷凝液滴最终状态的影响
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论文类型:期刊论文
发表时间:2010-11-01
发表刊物:物理化学学报
收录刊物:SCIE、PKU、ISTIC、CSCD、Scopus
卷号:26
期号:11
页面范围:2989-2996
ISSN号:1000-6818
关键字:超疏水表面;微纳结构;表面;界面;自由能;冷凝
摘要:从超疏水表面(SHS)上初始冷凝液核长大、合并、形成初始液斑开始,分析计算了冷凝液斑变形成为Wenzel或Cassie液滴过程中界面能量的变化,并以界面能曲线降低、是否取最小值为判据,确定冷凝液滴的最终稳定状态.计算结果表明:在只有微米尺度的粗糙结构表面上,冷凝液滴的界面能曲线一般都是先降低再升高,呈现Wenzel状态;而当表面具有微纳米二级粗糙结构,且纳米结构的表面空气面积分率较高时,冷凝液滴的能量曲线持续降低,直至界面能最小的Cassie状态,因此可以自发地形成Cassie液滴.还计算了文献中具有不同结构参数的SHS上冷凝液滴的状态和接触角,并与实验结果进行了比较,结果表明,计算的冷凝液滴状态与实验观察结果完全吻合.因此,微纳二级结构是保持冷凝液滴在SHS上呈现Cassie状态的重要因素.