超疏水表面研究：微纳结构控制与液滴运动特性

"复合超疏水表面制备及其上液滴运动特性研究 (2014年)" 这篇2014年的研究论文主要探讨了复合超疏水表面的制造方法及其对液滴运动特性的影响。研究人员通过光刻技术制造出微米级别的硅微方柱结构，并在这些结构上使用化学气相沉积法(CVD)可控地生长定向碳纳米管，从而创造出具有可控比例的微纳二级结构的超疏水表面。这一过程涉及对制备参数的优化，以确保表面的均匀性和稳定性。 通过扫描电子显微镜(SEM)的观察和接触角、滚动角测试，科学家们研究了不同比例和尺寸的微纳结构对表面性能的影响。接触角是衡量固体表面疏水性的重要指标，当其超过150°时，表明表面具有超疏水性。论文指出，表面的微观结构对于实现超疏水性至关重要，因为仅仅改变表面材料的表面能不足以达到超疏水状态。 文章进一步利用粒子图像测速(PIV)技术来研究液滴在结构表面滚动时的内部流动形态，并与单一结构表面进行了对比。这种技术提供了对液滴运动的详细可视化，有助于理解流体动力学特性。通过这些实验，作者分析了超疏水表面的疏水机理，以及微纳结构的比例、形态和尺寸如何影响疏水性能。 超疏水表面在多个领域有广泛应用潜力，如自清洁表面、高压电线防水、管道减阻等。论文的结论强调了对超疏水表面研究的重要性，尤其是在揭示其减阻机制方面，这对于节能技术和工业应用具有重要意义。通过深入理解这些机理，可以设计出更高效、更具适应性的超疏水材料。