微/纳机电系统中的毛细黏附作用

毛细作用在所有尺度中都存在,但是在微/纳尺度下尤为重要。随着微/纳机电加工技术的迅速发展及深入研究,微/纳机电器件得到广泛应用。在微/纳机电器件的加工和使用过程中,毛细黏附作用影响其可靠性,进而影响微/纳机电器件的商品化。鉴于毛细黏附问题对微/纳机电器件性能的重要影响,本文综述毛细黏附力对微/纳机电系统器件性能的影响效果,微/纳尺度的毛细黏附力作用规律,以及毛细黏附控制技术。

可伸长弹性软薄膜的毛细黏附

软薄膜的毛细黏附问题在微机电系统(MEMS)、生物系统中大量存在,同时在薄膜的生产工艺中也至关重要。研究了任意形状的软薄膜在毛细力作用下的黏附,建立了相应的能量泛函,推导出了薄膜的挠度曲线以及相应的横截条件。并针对圆形软薄膜的毛细黏附,求解其挠曲线、横截条件,从而得到其临界黏附半径。计算中引入了表征黏附半径以及表面张力、薄膜张力组合的无量纲参数,得到了薄膜能够发生毛细黏附的参数临界值。这些分析对于工程设计,以及MEMS、生物系统的毛细黏附等有一定的参考价值。

基于高速动态的颗粒气泡脱附过程动力学研究

通过颗粒气泡脱附高速动态测试系统,研究了颗粒气泡脱附过程动力学。运用Image-Pro Plus图像处理软件测量颗粒气泡间接触角、三相润湿周边,计算颗粒气泡间毛细黏附力随颗粒运动时间的变化。结果表明:颗粒从气泡表面脱附主要分为气泡拉伸变形接触角增大和气泡滑动三相润湿周边减小两个阶段。气泡拉伸阶段,三相润湿周边固定在颗粒表面,接触角由平衡接触角增大到前进接触角;气泡滑动阶段,接触角保持不变,三相润湿周边滑动减小。毛细黏附力在气泡脱附过程中随接触角增大而增大,随三相润湿周边滑动而减小,当外力超过颗粒气泡间临界黏附力时,颗粒从气泡表面脱附。