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)域是由背光光學效應引起的。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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審核編輯 黃宇