[发明专利]一种表面电荷图形调控凝结液滴行为运动的装置

说明书

本发明提出一种表面电荷图形调控凝结液滴行为运动的装置，其特征在于：包括产生离子风的装置、ITO玻璃和绝缘膜，所述绝缘膜贴在所述ITO玻璃导电的一侧，所述产生离子风的装置垂直放置在所述ITO玻璃的正前方，所述绝缘膜上设有阵列交叉排布的小孔。本发明利用静电力使绝缘膜表面产生电荷沉积效应，通过设计PET膜表面的形状调控凝结液滴的运动，加强对表面水雾的汇聚与收集，通过强化凝结使液滴更快达到脱落的临界值，从而更好实现水雾凝结、脱落与收集等操作。

技术领域

本发明属于液体微流控制领域，涉及热能工程的强化凝结换热技术领域，具体涉及一种表面电荷图形调控凝结液滴行为运动的装置。

背景技术

凝结现象在自然界和工业当中普遍存在。强化凝结在水收集、海水淡化、核工业等工业生产之中都有着广泛的应用。许多现代技术需要控制液滴的迁移，如冷凝传热、数字微流体、油水分离和集雾等。近年来，通过控制凝结液滴的行为来实现强化凝结越来越受到关注。在液滴微流控领域如何克服微流体自身所带的阻力去完成其他各种复杂的运动以及研究液滴与接触表面接触角之间的关系已经成了科学家研究的主要内容。

在液体控制微流控纳米尺度领域，一般是从两个方式着手控制这种行为：第一种方式是改善液滴承载表面的材质或微观结构，通过液滴在承载表面上的润湿性变化来实现液滴控制；另一种方式是在润湿性合适的承载表面上，通过施加外力的手段让液滴克服阻力从而控制液滴行为。本篇发明主要是借助中外学者的研究思路，通过借助表面电荷图形所产生的静电力调控液滴的行为运动，以强化凝结换热效果。

发明内容

本发明的目的在于提供计一种利用静电力使(PET)蓝膜表面产生电荷沉积效应，通过设计特定绝缘膜表面的形状调控凝结液滴的运动，加强对表面水雾的汇聚与收集，通过强化凝结使液滴达到脱落的临界值，从而更好实现水雾凝结、脱落与收集等操作。

本发明采用的技术方案如下：

一种表面电荷图形调控凝结液滴行为运动的装置，包括产生离子风的装置、ITO玻璃和绝缘膜，所述绝缘膜贴在所述ITO玻璃导电的一侧，所述产生离子风的装置垂直放置在所述ITO玻璃的正前方，所述绝缘膜上设有阵列交叉排布的小孔。

进一步地，所述ITO玻璃一面导电，一面绝缘。

进一步地，所述产生离子风的装置包括高压电源和针尖电极，其中高压电源正极连接所述针尖，所述高压电源地线连接所述ITO玻璃导电的一面。

进一步地，所述ITO玻璃背面设有热电制冷片。

进一步地，所述绝缘膜接触角为90-100°。

进一步地，所述小孔外形尺寸大于凝结于所述绝缘膜上液滴的外形尺寸。

进一步地，所述针尖距离所述ITO玻璃距离20mm到40mm。

进一步地，所述高压电源电压调节范围为0-20KV。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明提出离子风空气放电，在电场的驱动下，使得带电粒子与不带电粒子发生碰撞，由于能量守恒和电荷守恒，被碰撞后的中性分子具有了初始的动能和电荷量，也开始受到电场力的驱动定向运动。离子风具有气流覆盖面积大、风力调节范围广等优点，可以应用于微电子元件的散热和微机械、微流体的控制等方面。

通过离子风技术在接地极板的绝缘表面上产生电荷沉积效应，之后，借助液滴和绝缘表面的沉积电荷对液滴施加静电力。液滴受到静电力的驱动打破原有的平衡克服阻力实现滑移。多次实验证明，通过施加静电力的方式可以实现凝结的强化，很大程度的促进水收集的速度和效率。

附图说明

图1是本发明提供的装置简图；

图2是本发明实施例1和实施例2不同小孔的示意图；