實驗名稱：潤濕狀態(tài)轉(zhuǎn)變及其影響潤滑性能的實驗研究

測試目的：本節(jié)主要是實驗材料的選擇、制備，并建立實驗平臺，進(jìn)行介電潤濕的實驗研究。首先介紹各種實驗材料的選擇和制備方法，其次測量在不同結(jié)構(gòu)表面經(jīng)過疏水處理后去離子水的接觸角和滾動角，最后測量在加電和去電液滴接觸角的改變和填充狀態(tài)，并對其規(guī)律進(jìn)行研究。

測試設(shè)備：電壓放大器、信號發(fā)生器、接觸角測量儀等。

實驗過程：

圖1：電潤濕試驗操作臺

實驗前先進(jìn)行電潤濕試驗樣片和介電層和疏水的制備，然后搭建如圖1所示的電濕潤試驗平臺，實驗電源選用信號發(fā)生器和電壓放大器組合使用；采用接觸角測量儀測量水（5μl)在加電和去電情況下的接觸角，液滴狀態(tài)和填充情況的變化，用接觸角測量儀測量加電和去電下滾動角的變化。

實驗結(jié)果：

圖2：電潤濕粗糙表面液滴狀態(tài)

實驗過程重要的一個特征是可直接視覺觀察在電潤濕誘導(dǎo)下液滴狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。圖2是液滴在電潤濕表面粗糙度φ=0.18；rm=2.25；h=60μm的微結(jié)構(gòu)表面狀態(tài)。左邊的液滴在未施加電壓情況下清楚的看到液滴處于Cassie狀態(tài)，因為可以清楚地看到柱與柱之間的背景燈光。通過直接觀測可以確認(rèn)Cassie狀態(tài)的存在，通過柱與柱之間光的可見度確定Cassie狀態(tài)的實驗相似。液滴中心的白色區(qū)域是由背光光學(xué)效應(yīng)引起的。右邊是在施加電壓為130V時液滴轉(zhuǎn)變?yōu)閃enzel狀態(tài)。另外圖中電壓的施加方式是通過一根導(dǎo)線與液滴頂部接觸。由于在柱與柱之間未看到背景光透過，而是被液滴填充，所以可以確認(rèn)液滴狀態(tài)為Wenzel狀態(tài)。

圖3：不同柱高液滴初始狀態(tài)（左圖為低微米柱；右圖為納米柱高）

用直接視覺觀察的方法來確定液滴轉(zhuǎn)變的開始被用在本文所有實驗中。但對于低柱高或高φ值的微結(jié)構(gòu)，直接視覺觀察的方法卻不適用（如圖4-9所示），因為在Cassie狀態(tài)高密度柱高顯著的降低了可用區(qū)域的光通道，不可以直接視覺觀察其初始狀態(tài)。

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圖：ATA-2082高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇