[发明专利]基于近壁面气体饱和度调节的超疏水表面气膜调控装置

权利要求书

1.一种基于近壁面气体饱和度调节的超疏水表面气膜调控装置，其特征在于：包括基体和控制装置；

所述基体上具有超疏水区域与亲水区域交替分布的表面；所述控制装置能够通过控制基体表面的亲水区域，实现使基体表面近壁面水中的气体饱和度达到过饱和状态，并利用超疏水区域和亲水区域交替分布束缚气膜的三相接触线，使超疏水区域表面封存气膜，过饱和状态下气体自发向气膜内扩散；而且所述控制装置能够通过控制基体表面亲水区域，调控基体表面近壁面水中的气体饱和度，使超疏水区域表面封存气膜内的气体溶解或者析出，进而对气膜形态进行精确调控；

所述控制装置能够通过控制基体表面的亲水区域进行壁面加热，改变基体表面近壁面水中的气体饱和度；

所述基体表面的亲水区域内埋设有加热电阻，所述控制装置包括供电电源；所述供电电源与所述加热电阻相连，通过控制通电电压调控基体表面近壁面温度，进而改变基体表面近壁面水中的气体饱和度，实现对基体超疏水区域表面气膜进行调控；

当基体表面近壁面水中的气体饱和度达到饱和状态时，超疏水区域表面气膜内的气体溶解和析出达到平衡，气膜维持形态，当基体表面近壁面水中的气体饱和度达到过饱和状态时，水中气体自发向气膜内扩散，使气膜体积增大，进而改变气膜形态；

所述控制装置能够通过控制基体表面的亲水区域进行产气化学反应，改变基体表面近壁面水中的气体饱和度。

2.根据权利要求1所述一种基于近壁面气体饱和度调节的超疏水表面气膜调控装置，其特征在于：所述基体采用电极材料，所述控制装置包括直流电源；直流电源与基体相连，并能够在基体表面亲水区域进行电解水反应产生气体；通过控制电解电流和电解时间能够控制基体超疏水区域表面封存气膜的体积。

3.根据权利要求2所述一种基于近壁面气体饱和度调节的超疏水表面气膜调控装置，其特征在于：多块采用电极材料的基体分别与直流电源的正负极相连，与直流电源正极相连的基体同与直流电源负极相连的基体交替排布且中间以绝缘条带间隔。

4.根据权利要求2所述一种基于近壁面气体饱和度调节的超疏水表面气膜调控装置，其特征在于：采用电极材料的基体通过以下过程得到：

首先采用电极材料作为基体材料，并将基体表面打磨光滑，清洗干燥后，得到壁面光滑且具有亲水性的基体，水滴的静态接触角小于30度；

其次按照设定的基体表面亲水区域分布，在基体表面布置掩膜；

之后对基体表面通过化学腐蚀、气相沉积或喷涂超疏水材料方式，在基体表面形成超疏水区域，所述超疏水区域表面干燥后，水滴在该表面的静态接触角大于150°而滚动角小于10°；

最后去除掩膜，得到具有超疏水区域与亲水区域交替分布表面的电极基体。

5.根据权利要求1所述一种基于近壁面气体饱和度调节的超疏水表面气膜调控装置，其特征在于：所述基体通过以下过程得到：

首先采用PVC材料作为基体材料，并将基体表面打磨光滑，且按照设定的基体表面亲水区域分布在基体表面加工沟槽；将基体清洗干燥后，使基体表面清洁，能够形成超疏水表面；

其次在沟槽内排布加热电阻，并向沟槽中浇筑亲水性环氧树脂和固化剂，使沟槽表面和PVC基体表面平齐；将基体放置于真空箱中静置设定时间以排除气体，再放置在干燥箱中使树脂固化，树脂区域表面亲水光滑且具有小于30°的接触角；并在树脂区域布置掩膜；

之后对基体表面通过化学腐蚀、气相沉积或喷涂超疏水材料方式，在基体表面形成超疏水区域，所述超疏水区域表面干燥后，水滴在该表面的静态接触角大于150°而滚动角小于10°；

最后去除掩膜，得到具有超疏水区域与亲水区域交替分布表面的基体。