Aigtek电压放大器在电场润湿性转变实验研究中的应用

实验名称：润湿状态转变及其影响润滑性能的实验研究

测试目的：本节主要是实验材料的选择、制备，并建立实验平台，进行介电润湿的实验研究。首先介绍各种实验材料的选择和制备方法，其次测量在不同结构表面经过疏水处理后去离子水的接触角和滚动角，最后测量在加电和去电液滴接触角的改变和填充状态，并对其规律进行研究。

测试设备：电压放大器、信号发生器、接触角测量仪等。

实验过程：

图1：电润湿试验操作台

实验前先进行电润湿试验样片和介电层和疏水的制备，然后搭建如图1所示的电湿润试验平台，实验电源选用信号发生器和电压放大器组合使用；采用接触角测量仪测量水（5μl)在加电和去电情况下的接触角，液滴状态和填充情况的变化，用接触角测量仪测量加电和去电下滚动角的变化。

实验结果：

图2：电润湿粗糙表面液滴状态

实验过程重要的一个特征是可直接视觉观察在电润湿诱导下液滴状态的转变。图2是液滴在电润湿表面粗糙度φ=0.18；rm=2.25；h=60μm的微结构表面状态。左边的液滴在未施加电压情况下清楚的看到液滴处于Cassie状态，因为可以清楚地看到柱与柱之间的背景灯光。通过直接观测可以确认Cassie状态的存在，通过柱与柱之间光的可见度确定Cassie状态的实验相似。液滴中心的白色区域是由背光光学效应引起的。右边是在施加电压为130V时液滴转变为Wenzel状态。另外图中电压的施加方式是通过一根导线与液滴顶部接触。由于在柱与柱之间未看到背景光透过，而是被液滴填充，所以可以确认液滴状态为Wenzel状态。

图3：不同柱高液滴初始状态（左图为低微米柱；右图为纳米柱高）

用直接视觉观察的方法来确定液滴转变的开始被用在本文所有实验中。但对于低柱高或高φ值的微结构，直接视觉观察的方法却不适用（如图4-9所示），因为在Cassie状态高密度柱高显著的降低了可用区域的光通道，不可以直接视觉观察其初始状态。

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审核编辑 黄宇