超疏水状态的润湿转变与稳定性测试

超疏水材料具有自清洁、防水、低粘附等特性,因此具有重要的应用价值.维持超疏水状态的稳定性,避免水侵入到材料表面微结构内部是实现这些特性的基础.本文在水下超疏水界面全反射的基础上,结合真空技术,提出了一种连续、直观的测试方法来测试超疏水状态的稳定性,并研究了Cassie-Wenzel润湿过渡行为及其临界压力.实验结果表明:对于典型的柱状微凸起结构,Cassie-Wenzel润湿转变过程可分为四个阶段:非润湿阶段、主要润湿阶段、强化润湿阶段和完全润湿阶段.主要润湿过程中的临界压力与理论值一致;强化润湿阶段需在较高的压力作用下进行,从而驱动固/液系统过渡到完全润湿阶段.与柱状结构相比,荷叶的乳突状微结构在润湿过程并不存在非润湿阶段,这是因为二者对外部压力的抵抗方式不同所致:柱状微结构通过增大柱子间悬挂液面的曲率来与外部压力建立平衡,而乳突状微结构则通过润湿过程中三相接触线密度的增加来强化毛细作用力,从而与外部压力建立平衡.     

剪切载荷下加筋板失稳模态的全场数字光学测试

通过全场光学测试和应变测试的方法,研究了剪切载荷下平板、加筋板、含切口加筋板的屈曲模态及极限承载能力。实验采用对角拉伸方式施加剪切载荷,运用全场光学形貌扫描方法对试件的变形形貌和屈曲模态进行实时扫描。实验结果表明:采用光学方法得到的加筋板试件的临界屈曲载荷值(12.44 k N)与应变测量结果(12.65 k N)吻合较好,此方法可用于临界屈曲载荷的测试;平板试件破坏时的屈曲模态沿加载方向对称分布,完整加筋板与中心切口加筋板屈曲模态均呈反对称分布,而侧切口加筋板试件的屈曲模态没有对称性;加强筋的强化和切口的局部损伤会引起屈曲模态的偏移;加筋板试件在发生破坏前的位移-载荷曲线均相近;中心切口会极大地削弱加筋板的极限承载能力。     

白光干涉型光纤加速度计的误差分析

针对所研制的一种能够测量加速度直流信号的光纤加速度计,建立了影响该加速度计测量准确度的光学原理误差、交叉灵敏度误差以及温度引起的误差模型,并对该模型进行了仿真和实验分析.结果表明:随着信噪比增加以及光谱采样间隔减小,解调算法的测量误差水平降低,测量准确度可达到4.5×10-5g;在1倍重力加速度下交叉灵敏度误差为1.8mg;当环境温度20℃时,温度每升高(降低)1℃,会使标度因数增加(减小)0.79‰.     

超声刻蚀法构建分级结构的超疏水表面

在湿法刻蚀和超声空化的基础上, 采用超声刻蚀法制备了具有微纳米分级结构的超疏水表面. 以等体积比的硝酸/乙醇(体积分数为4%)和双氧水(质量分数为30%)的混合溶液作为刻蚀剂, 在室温下对60Si2Mn钢、 60^#钢、 T10钢、 Cr06钢、 65Mn钢和硅钢表面超声刻蚀2~10 min, 构建出多种形貌的微纳米分级结构. 上述表面经氟硅烷修饰后具有超疏水性, 水的表观接触角高达157.0°, 155.8°, 157.4°, 154.9°, 157.6°和156.8°, 滚动角分别为6.5°, 19.2°, 6.1°, 7.8°, 6.7°和7.2°. 与常规刻蚀方法相比, 超声刻蚀的化学刻蚀作用因与空化作用耦合而得到强化和改变, 从而在钢表面构建出分级结构. 由于材料表面微结构形貌和固/液界面接触状态不同, 制得的超疏水表面表现出的润湿行为也不同. 超声刻蚀法简单易行, 成本低廉, 适用于其它金属表面构建微纳米分级结构和超疏水表面.