基于SU-8膠的疏水微結(jié)構(gòu)陣列設(shè)計(jì)、制備與減阻性能研究.pdf

1、水下減阻是一個具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域，由于其巨大的軍事價(jià)值和潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值成為研究的熱點(diǎn)，國內(nèi)外關(guān)于減阻的研究已取得巨大的進(jìn)步，但是如何制備減阻性能優(yōu)良的表面仍然是研究的關(guān)鍵。本文以減阻為研究目標(biāo)，研究將電解產(chǎn)生氣泡的微空泡減阻與疏水表面減阻兩種方式相結(jié)合的聯(lián)合減阻方法，主要內(nèi)容包括：
　　1．研究相關(guān)疏水的理論。首先，通過計(jì)算說明表面能與表面張力之間的關(guān)系；其次，簡單介紹了經(jīng)典疏水理論，從楊氏方程，到Wenzel模型以及Cassi

2、e模型；然后，對光滑表面上的液滴進(jìn)行受力分析，并重點(diǎn)對處于Cassie態(tài)的液滴進(jìn)行受力分析；最后，對影響滾動角大小的因素作簡要分析。
　　2．研究SU-8負(fù)性光刻膠的工藝過程及參數(shù)。首先，分析SU-8光刻膠制作結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，并給出選擇SU-8制作疏水結(jié)構(gòu)的原因；其次，研究在本實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下制作SU-8微結(jié)構(gòu)的工藝流程及工藝參數(shù)，并確定最終的工藝流程及參數(shù)值；然后，介紹SU-8微結(jié)構(gòu)制作的幾何形貌特征；最后，研究曝光時(shí)間與微結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)

3、系，并確定最佳曝光時(shí)間。
　　3．搭建接觸角測試儀，確定接觸角的測量方法，并分析所搭建接觸角測試儀的誤差來源；然后，對溝槽結(jié)構(gòu)、傘形結(jié)構(gòu)以及槐葉仿生疏水結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作，并測試樣品的接觸角。測試結(jié)果表明，所制作的樣品表面都表現(xiàn)出優(yōu)良的疏水性能，為制備減阻表面打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　4．搭建阻力測試裝置；然后，在電極層上制作疏水表面微結(jié)構(gòu)并測試其減阻的效果。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算與分析，得出減阻率最高可達(dá)7.38％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，結(jié)