Thermodynamic analysis and prediction on the wetting properties of pore array superhydrophobic laser-texturing surfaces
Thermodynamic analysis and prediction on the wetting properties of pore array superhydrophobic laser-texturing surfaces
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孔阵列超疏水激光毛化表面润湿性能的热力学分析与预测
DOI：
10.1063/5.0050644
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发表时间：
2021-06
影响因子：
3.2
通讯作者：
Yan Gao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xiaozhe Hong;Huixiang Hu;Yan Gao
近年来，利用激光辐照在各种材料上制备了具有优异润湿性能的超疏水表面。然而，对于不同表面结构的润湿特性的理论分析和预测，特别是广泛使用的孔阵列激光织构表面，其制作工艺简单，节省时间，研究工作有限。本文提出了基于实际孔阵列激光纹理表面的二维热力学结构模型，并在模型中定义了四种润湿状态。通过最小化吉布斯自由能，计算了表征润湿性能的平衡接触角和接触角滞后量，并详细分析了定义的参数（本征接触角θ Y、孔隙空间b和孔隙深度H）对润湿性能的影响，找出了不同润湿状态之间的临界过渡条件。此外，还制作了实际的孔阵列激光织构表面进行进一步验证，结果表明，测量的润湿性能与预测的润湿性能吻合较好，表明我们的模型是可信的，可用于指导孔阵列超疏水激光织构表面的设计。
Superhydrophobic surfaces fabricated by laser irradiation on various materials have been reported recently to show excellent wetting properties. However, there are only limited works regarding the theoretical analysis and prediction of the wetting properties of different surface structures, especially the widely used pore array laser-texturing surfaces, whose fabrication process is simple and time-saving. Here we propose a two-dimensional thermodynamic structure model based on the actual pore array laser-texturing surfaces, and four wetting states are defined in our model. By minimizing the Gibbs free energy, equilibrium contact angle and contact angle hysteresis representing wetting properties are calculated, and the effects of defined parameters (intrinsic contact angle θ Y, pore space b, and pore depth H) on wetting properties are analyzed in detail to find out the critical transition conditions among different wetting states. Besides, actual pore array laser-texturing surfaces are fabricated for further validation, and the wetting properties in measurement are found to be in good agreement with those in prediction, indicating that our model is credible and can be used to guide the design of the pore array superhydrophobic laser-texturing surfaces.
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DOI：
10.1016/j.colsurfa.2020.125259
发表时间：
2020-11
期刊：
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
影响因子：
--
作者：
Yao Lu;Y. Guan;Yuan Li;Li-jun Yang;Mao-lu Wang;Yang Wang
通讯作者：
Yao Lu;Y. Guan;Yuan Li;Li-jun Yang;Mao-lu Wang;Yang Wang
DOI：
10.1021/la500277n
发表时间：
2014-03
期刊：
Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
影响因子：
--
作者：
Sona Moradi;P. Englezos;S. Hatzikiriakos
通讯作者：
Sona Moradi;P. Englezos;S. Hatzikiriakos
影响因子：
9.9
作者：
Youhua Jiang;W. Xu;M. Sarshar;Chang‐Hwan Choi
通讯作者：
Youhua Jiang;W. Xu;M. Sarshar;Chang‐Hwan Choi
影响因子：
15.1
作者：
Hui-min Zhou;Rongrong Chen;Qi Liu;Jingyuan Liu;Jing Yu;Cheng Wang;Milin Zhang;Peili Liu;
通讯作者：
Hui-min Zhou;Rongrong Chen;Qi Liu;Jingyuan Liu;Jing Yu;Cheng Wang;Milin Zhang;Peili Liu;
影响因子：
6.7
作者：
Lu Tie;Zhiguang Guo;Yongmin Liang;Weimin Liu
通讯作者：
Lu Tie;Zhiguang Guo;Yongmin Liang;Weimin Liu