[发明专利]一种给定表面二级微纳结构下的液滴接触角求取方法

摘要

一种给定表面二级微纳结构下的液滴接触角计算方法，包括以下步骤：采用微纳米几何测量仪进行测量所给定的二级微纳结构的结构尺寸，测得微纳米结构的边长、间距和高度；采用Young方程、Wenzel方程和CB方程推导中的一般假设，在此假设下，计算微、纳米尺寸下的粗糙度因子与面积分数；根据微米结构下和纳米结构下的浸润状态的不同，将二级微纳结构的浸润状态划分为四种情况，推导所四个给定的表面二级微纳结构的系统自由能计算式并简化计算式。借助Visual Studio2012软件中的C++程序编译模块，运用搜山法计算出不同浸润状态下的系统自由能，找出稳定状态下的界面最小自由能，并得出其对应的接触角。

主权项

1.一种给定表面二级微纳结构下的液滴接触角求取方法，包括以下步骤：(1)采用微纳米几何测量仪进行测量所给定的二级微纳结构的结构尺寸，测得微纳米结构的边长、间距和高度(a1，b1，h1，a2，b2，h2)；(2)采用Young方程、Wenzel方程和CB方程推导中的假设，在此假设下，计算微、纳米尺寸下的粗糙度因子与面积分数(r1，r2，f1，f2)；(3)根据微米结构下和纳米结构下的浸润状态的不同，将二级微纳结构的浸润状态划分为四种情况，根据四种不同的液滴稳定状态下的浸润状态，推导所四个给定的表面二级微纳结构的系统自由能计算式并简化计算式；(4)借助Visual Studio2012软件中的C++程序编译模块，运用搜山法计算出不同浸润状态下的系统自由能，找出稳定状态下的界面最小自由能，并得出其对应的接触角；所述步骤(2)中采用Young方程、Wenzel方程和CB方程推导中的假设，在此假设下，计算微、纳米尺寸下的粗糙度因子与面积分数其中，r1为微米结构的粗糙度因子，r2为纳米结构下的额粗糙度因子f1为微米结构下的面积分数，f2为纳米结构下的面积分数，a1，b1，h1，a2，b2，h2为二级微纳结构的边长、间距和高度；所述步骤(3)中根据微米结构下和纳米结构下的浸润状态的不同，将二级微纳结构的浸润状态划分为四种情况，根据四种不同的液滴稳定状态下的浸润状态，推导所四个给定的表面二级微纳结构的系统自由能计算式并简化计算式；最终得到四个简化自由能计算公式：3.1、微米完全浸润，纳米完全浸润下液滴系统简化自由能G1′(x1＝h1，x2＝h2)3.2、微米完全浸润，纳米不完全浸润下液滴系统简化自由能G2′(x1＝h1，0≤x2＜h2)3.3、微米不完全浸润，纳米完全浸润下液滴系统简化自由能G3′(0≤x1＜h1，x2＝h2)其中，3.4、微米不完全浸润，纳米不完全浸润下液滴系统简化自由能G4′(0≤x1＜h1，0≤x2＜h2)其中，θ为液滴接触角，x1为微米结构下的浸润深度，x2为纳米结构下的浸润深度，SLV，SSL和SSV分别为液‑气界面，固‑液界面，固‑气界面的面积，γLV，γSL和γSV分别为液‑气界面，固‑液界面，固‑气界面的表面张力。