微封装制造中胶液分配体积计算与预测研究

针对针转移式皮升分辨率超微量胶液分配方法,研究胶液分配初始距离对胶滴体积的影响,建立了基于初始距离量化分配形成微小液滴体积大小的公式。利用像素法对实验胶滴样本图像进行分析并确定出胶滴真实体积大小,并基于实验分析结果利用数值拟合方法建立胶滴体积的数学量化方法;最后,将量化方法与胶滴数学体积模型进行对比分析。根据实验所得数据,推导出了通过初始距离对胶滴体积预测的数学公式。实验结果表明:预测体积、预测接触面积与实际值之间的平均差异率分别为0.47%和0.54%。根据实际工作情况,对胶滴相应参数进行研究与预测,不但可以对胶滴相关配置参数进行精确调整,而且可以对实际封装效果进行初步判断,从而提高封装效率及准确性。

粗糙界面上纳米液滴蒸发模式的分子动力学研究

通过采用分子动力学的方法对粗糙界面上纳米液滴的蒸发模式进行了研究,探讨了纳米液滴与粗糙界面的接触面积比(RCA)对纳米液滴蒸发过程中接触半径、接触角的影响。界面的粗糙度通过基于Wenzel润湿模型构建的纹理图案实现。研究表明,在平衡态时,相较于理想光滑界面,当接触面积比较小时,纳米液滴接触角增大明显(RCA=33.3%,θ=106°),而当接触面积比较大时,此现象不明显(RCA=50%,θ=81°;RCA=66.6%,θ=85°)。在蒸发过程中,当RCA=33.3%时,纳米液滴的蒸发模式为混合模式(mixed mode);当RCA=50%时,纳米液滴的蒸发模式为恒定接触半径模式(CCR mode);当RCA=66.6%时,纳米液滴的蒸发模式为恒定接触角模式(CCA mode)。

憎水迁移过程中的波动性

迁移时间是复合绝缘子人工污秽试验中的重要参数,为了说明迁移时间对于污层憎水性能描述的局限性,本文对染污复合绝缘子的憎水迁移过程进行了研究。通过测量高温硫化硅橡胶(high temperature vulcanizing silicon rubber,HTV)试片污层表面液滴接触角、液滴水平投影面积及HTV芯棒的污闪电压,发现污层憎水性能随迁移时间增长呈波动性增长。污层表面憎水性小分子不断向空气扩散,是导致憎水性呈波动性增长的内因;污层内部水分含量的变化,则是导致憎水性能呈波动性增长的主要原因;当试品所处迁移环境空气流通性较好时,有利于促进试品污层干燥,减小憎水性随迁移时间增长过程中的波动性。研究认为:染污复合绝缘子污层表面憎水性能随迁移时间总体上是增长的,但是,憎水性波动过程的存在,以及迁移过程受迁移环境的影响显著,使得单一的迁移时间不是描述污层憎水性能的理想参数。要提高复合绝缘子人工污秽试验与自然污秽试验间的等价性,需要寻找更合适的参数来描述试品污层的憎水性状态。

空气流动性对染污高温硫化硅橡胶试品憎水迁移过程的影响

为了完善复合绝缘子人工污秽试验方法,研究了空气流动性对染污高温硫化(HTV)硅橡胶试品憎水迁移过程的影响。研究在人工污秽试验的基础上展开,试品被分为2组,分别放置在空气流动性相差显著的密封容器中进行干燥,通过测量污层表面液滴的静态接触角以及液滴面积等方法,对比研究了污层表面的憎水性能随迁移时间的变化过程。试验结果表明:在其他因素一致的前提条件下,迁移环境空气流动性较好时,有利于污层保持干燥,进而改善污层获取憎水性的能力;而空气流动性较差时,试品憎水迁移过程较缓慢,且污层状态易受到迁移环境波动的影响。复合绝缘子憎水迁移过程受迁移环境的影响,空气流动性是一项需要被重视的新环境因素。该研究结论可以加深对复合绝缘子憎水迁移过程的理解,同时也有助于完善复合绝缘子的人工污秽试验方法。

复合绝缘子弱憎水性状态描述方法Ⅲ——液滴面积法的适用性

寻求合适的方法及参数来描述染污复合绝缘子的弱憎水性状态,对弱憎水性状态给出明确的定义,并对当前已有的7个憎水等级进一步细化。通过10μL靛蓝溶液在染污高温硫化硅橡胶试片表面的垂直投影面积,来反映污层的憎水性状况,并尝试将液滴面积与染污绝缘芯棒的污闪电压建立联系,以揭示弱憎水性阶段憎水性能改变对绝缘子污闪特性的影响。结合液滴在污层表面的形态以及试品的污闪特性,在人工污秽试验的基础上将当前憎水等级HC7进一步细化为四个阶段,分别是HC7A、HC7B、HC7C及HC7D。比较液滴面积、液滴接触角以及喷水分级试验结果,将新憎水等级HC7B定义为弱憎水性状态。试验研究认为:液滴面积法弥补了液滴接触角法在染污试品呈弱憎水性状态下的不足,可以用于弱憎水性阶段的憎水特性研究;而憎水性较强时,面积法对憎水性的辨识能力有限,选用接触角法更适合此阶段的研究。

结霜初期超疏水表面液滴生长的规律

为了研究结霜初期液滴在超疏水表面的生长规律,建立结霜初期超疏水表面液滴生长的分层模型,揭示液滴在生长过程中各层温差的分布特点,并深入研究表面接触角、面积分数、基底温度以及空气相对湿度对液滴生长的影响规律。研究结果表明:在结霜初期,液滴的Knudsen层以及主流连续区层这2部分的温差占基底过冷度的95%以上;随着表面接触角的增大,传质环节中的主流连续区层的温差减小,导致液滴生长减缓;面积分数S对液滴生长的影响较小,当S=0.04时,与其相关的热阻Rwe仅约占液滴-翅片层总热阻的0.2%;液滴生长速率随着基底温度的降低和空气相对湿度的升高而升高。