[发明专利]一种基于梯度润湿表面的水膜流动控制方法

权利要求书

1.一种基于梯度润湿表面的水膜流动控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)对固体基体材料进行切割、清洗、干燥预处理；所述固体基体材料为金属材料，且所述金属材料为钛合金、铝合金、镁合金、铜合金、不锈钢之一；所述预处理的过程为首先采用线切割技术将所述固体基体材料切割为60mm*20mm*1mm的长方体，再依次使用去离子水、无水乙醇超声处理10min，最后将所述长方体置于65℃烘箱干燥0.5h；

(2)采用微米加工技术在预处理后的材料表面构建微结构，并改变所述微结构的相关参数得到具有不同粗糙度区域的非均匀样品表面；所述微米加工技术为激光加工技术或光刻蚀法；其中所述激光加工技术中所使用激光器的加工参数为波长1064nm，最大频率1000kHz，脉冲宽度4～200ns，最大扫描速度8000mm/s，最大功率20W；

(3)将非均匀样品中具有微结构的表面朝上浸没于含有低表面能物质的乙醇溶液中，封上保鲜膜静置，随后于120℃高温烘箱中干燥2h，得到具有梯度润湿性的样品，即为成品；所述低表面能物质为FAS-17或硬脂酸；所述含有低表面能物质的乙醇溶液浓度为1％～20％；所述静置时间为15～24h；

(4)采用光学接触角测量仪测量所述成品表面的接触角，并采用粘附力测试装置测量其粘附力大小；依据测量的所述接触角大小和所述粘附力大小，可以将所述成品表面分为超疏水性低粘附力区域和疏水性高粘附力区域；其中所述超疏水性低粘附力区域的接触角大于150°，固液之间的粘附力小于20μN/mm²；所述疏水性高粘附力区域的接触角为100°～150°，固液之间的粘附力为20～80μN/mm²；

(5)在0～10℃的低温条件下，采用过冷液滴连续喷射系统，通过喷头在所述成品表面来回移动，使所述过冷液滴连续撞击所述成品表面；并用高速摄像机实时观察和记录所述过冷液滴到过冷水膜的形成和流动情况，并记录所述过冷水膜完全从低粘附力区域流入高粘附力区域或形成溪流的时间。

2.根据权利要求1所述的一种基于梯度润湿表面的水膜流动控制方法，其特征在于，步骤(2)所述微结构的相关参数包括微结构形状、尺寸、阵列距离；且所述非均匀样品表面是以微结构尺寸或阵列距离为变化参数，按区域依次变化形成的，任一区域微结构阵列的最大尺寸为40～240μm，任一区域微结构阵列距离为40～240μm。

3.根据权利要求2所述的一种基于梯度润湿表面的水膜流动控制方法，其特征在于，步骤(5)中所述过冷液滴连续撞击所述成品表面的连续撞击速度为1～3m/s，撞击时间为2～5s。

4.根据权利要求2所述的一种基于梯度润湿表面的水膜流动控制方法，其特征在于，步骤(5)中所述过冷水膜完全从低粘附力区域流入高粘附力区域或形成溪流的时间为2～4s。