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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 陳立仁(Li-Jen Chen) | |
| dc.contributor.author | Hui-Ping Lin | en |
| dc.contributor.author | 林暉評 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2022-11-25T06:33:36Z | - |
| dc.date.copyright | 2022-02-18 | |
| dc.date.issued | 2022 | |
| dc.date.submitted | 2022-01-27 | |
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| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/82203 | - |
| dc.description.abstract | 本研究試圖了解水滴在具有玫瑰花瓣效應的單一微米尺度結構表面上真正濕潤狀態。在前進角及後退角測量的過程當中同時會使用倒立顯微鏡影像系統對水滴在具有規則結構的疏水表面上進行直接觀察。隨著表面粗糙度增加，一系列濕潤行為的演變；Wenzel基材 → 玫瑰花瓣基材 → 類荷葉基材 → 荷葉基材可以在具有結構的疏水表面上被觀察到。有趣的是，在用埋針法測量前進角的過程中，在玫瑰花瓣基材上會觀察到水滴會有Cassie及Wenzel狀態的前進角。因此玫瑰花瓣基材會有較大的接觸角遲滯(前進角與後退角都在Wenzel狀態)以致於把水滴以Wenzel狀態卡在表面上。水滴在類荷葉基材上的揮發過程會觀察到Cassie與Wenzel狀態的後退角。類荷葉基材有較小的接觸角遲滯(前進角及後退角都是在Cassie狀態)以至於可以讓水滴在表面上很輕易地滑動。 另外我們試圖用Surface Evolver模擬水滴放置在不同表面粗糙度餘弦波紋狀的疏水表面，並用所得到的濕潤狀態試著解釋在玫瑰花瓣及類荷葉基材上只能分別觀察到Cassie及Wenzel狀態的前進角或後退角的實驗結果；然而模擬的結果預測在到達某一個表面粗糙度時，會有Cassie與Wenzel狀態的前進角及後退角出現。因此我們也試著用懸吊揮發法及壓板法分別觀察在研究中的玫瑰花瓣及類荷葉基材上是否存在Cassie狀態的後退角及Wenzel狀態的前進角。最後結果都有顯示這些接觸角濕潤狀態的存在性。同時在模擬中也利用具有介穩Cassie及Wenzel狀態的表面粗糙度表面上介穩Cassie與Wenzel狀態之接觸角相近區間的介穩Cassie狀態之初始條件，並改變水滴底部初始液氣介面埋入深度，發現埋入到一定程度，水滴會轉換成Wenzel狀態。這樣的模擬結果可以幫助解釋在玫瑰花瓣及類荷葉基材上接觸角濕潤狀態的發現。 | zh_TW |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2022-11-25T06:33:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 U0001-2601202215184600.pdf: 6409414 bytes, checksum: 6f752df572ab8873a282d2c59b8f15fa (MD5) Previous issue date: 2022 | en |
| dc.description.tableofcontents | "目錄 口試委員審定書 i 誌謝 ii 摘要 iv Abstract v 目錄 vii 圖目錄 ix 表目錄 xix 第一章 緒論 1 1.1 超疏水表面研究之起源與發展 1 1.2 濕潤行為的衡量 1 1.3 玫瑰花瓣效應及觀察到的濕潤現象 6 1.4 在超疏水表面上的濕潤狀態轉換 8 1.5 滑動角與接觸角之間的關係 12 1.6 研究動機 14 第二章 實驗及模擬方法 15 2.1 實驗藥品 15 2.2 規則柱狀結構PDMS基材的製備 15 2.3 表面濕潤行為的描述 17 2.4 Surface Evolver建模 19 2.5 研究中所使用的Evolver模型 19 第三章 水滴在單一結構微米粗糙度表面上之濕潤行為觀察 28 3.1 在測量前進角時水滴在規則微米尺度柱狀結構的濕潤行為 28 3.2 後退角測量時揮發過程水滴在規則微米尺度柱狀結構的濕潤行為 32 3.3 對於在微米尺度粗糙度PDMS基材上對於濕潤行為的分類 35 第四章 利用模擬解釋在玫瑰花瓣與類荷葉基材的前進角及後退角量測結果 53 4.1 液滴體積大小(2*10-6)介穩態分布 53 4.2 其他實驗方法驗證模擬上的預測 55 4.3 表面粗糙度對於濕潤狀態轉換的結果解釋實驗現象 59 第五章 結論 80 參考文獻 83 個人經歷及著作目錄 88 圖目錄 圖 1-1 液體在固體表面上不同濕潤型態 [12] 5 圖 1-2 液體在固體表面上濕潤及接觸角的示意圖[9] 5 圖 1-3 在粗糙表面上兩種可能的濕潤模式 (a) Wenzel狀態 液體整個滲入粗糙結構底部 (b) Cassie狀態 液滴站在固體與氣體所形成的複合表面 6 圖 1-4 水滴在雙尺度粗糙度表面上呈現玫瑰花瓣狀態的示意圖 (a) 水滴底部的水滲入微米結構之間的空隙 (在微米尺度結構為Wenzel狀態) 但是水沒有滲入到奈米尺度結構之間的空隙 (b)水滴的濕潤狀況由Wenzel狀態,Cassie狀態及氣墊層所組成 [21] 8 圖 1-5 在不同的粗糙表面上三相線的連續性 (a)好的連續性 (b)不好的連續性[50] 13 圖 1-6 水滴在單一微米粗糙度結構上呈現玫瑰花瓣狀態的示意圖。水滴的液前會具有Cassie狀態的前進角；水滴的液後可能具有Wenzel狀態的後退角[21] 14 圖 2-1 柱狀PDMS基材其SEM影像 (a)傾斜側拍圖 (b) 上拍圖。表面粗糙度r 及固體佔有率 Φs 可以由r=a+d2+4aha+d2 and Φs=a2a+d2 計算。[21] 16 圖 2-2 埋針測量法之設備圖。(A)光源, (B) 針孔, (C) 平凸透鏡, (D) 調整載台(E) 待測表面 (F) 注射針頭 (G) 注射針頭幫浦 (H) 側拍攝影機 (I) 倒立顯微鏡加裝CCD攝影機(GS3-U3-23S6M-C, FLIR)用來拍攝液滴底部影像 (J) 控制器與個人電腦 (K) 防震桌 [21] 18 圖 2-3 在模型表面結構高度(z0)為5.2μm (a)一個液體(粉紅色)與表面模型(綠色)在2維空間所做的接觸 (b)模型表面是用綠色小面積(每個小面積有三條黑色的邊)來構成 22 圖 2-4液滴在模型表面的最後平衡構型的側視圖 (a) 液滴頂部對到柱子與柱子之間的底部 (b) 液滴頂部對到柱子頂部。液滴部分用粉紅色表示；液體與結構接觸的部分用綠色表示。圖(b)中紅框部分為一個單位接觸半徑所橫跨的結構數 23 圖 2-5 介穩態(metastable state)的Wenzel狀態水滴在模型表面的濕潤狀態結果圖 (a) 從0度方向觀察的側視圖 (b)由上往下傾斜觀察的俯視圖 (c)水滴底部圖。水滴的液氣界面用粉紅色表示；水滴與結構接觸的部分(液固界面)用綠色表示。 24 圖 2-6 介穩態(metastable state)的Cassie狀態水滴在模型表面的濕潤狀態結果圖 (a) 從0度方向觀察的側視圖 (b)針對圖(a)中深藍色虛線以下的液氣及液固界面0度方向觀察所得的位置數據(高度對於距離水滴中心的位置)所畫出的分布圖。圖(a)中水滴的液氣界面用粉紅色表示；水滴與結構接觸的部分(液固界面)用綠色表示；白色點狀部分為實際結構未與水作接觸的部分之結構外型。圖(b)中粉紅色部分為液氣界面部分;高度位置在液氣界面位置之上的深綠色點為水滴與結構接觸的部分之結構外型; 高度位置在液氣界面位置之下的深綠色點為水滴未與結構接觸的部分之結構外型 25 圖 2-7 介穩態(metastable state)的Cassie狀態水滴在模型表面的濕潤狀態結果圖 (a)由上往下傾斜觀察的俯視圖 (b)水滴底部圖。水滴的液氣界面用粉紅色表示；水滴與結構接觸的部分(液固界面)用綠色表示。 26 圖 2-8 對於Cassie狀態水滴最初液氣界面設置。(a)未設定水滴最初液氣界面之液滴側視圖 (b)設定液滴最初液氣界面之液滴側視圖。粉紅色部分代表水滴底部以上液氣界面；紅色部分代表所設定水滴底部初始液氣界面部分；綠色部分則是液固界面 27 圖 3-1 水滴的 (a) 前進角 (b) 後退角 及(c)滑動角在PDMS 'P' a-d'(h)' 基材上隨表面粗糙度變化。基材會根據固體佔有率分成兩個群組: 0.243±0.025 (藍色)及0.364±0.036(紅色)。正方形、三角形及圓形分別代表前進角、後退角及滑動角。填滿及中空的符號分別代表液滴處於Wenzel狀態及Cassie狀態。關於在圖(c)中的滑動角，這些90°的滑動角代表水滴將會卡在基材上，即使將基材放倒的情況也是如此。在滑動角的測量，液滴體積是使用6 μL[21] 38 圖 3-2 前進角測量過程期間，在基材P5.35-6.25(2.33)( rap = 1.37)上的水滴其(a)接觸角及(b)接觸半徑的演變。(a’)接觸角及(b’)接觸半徑的變化分別是由圖(a)及圖(b)中在時間期間192-196秒 (紅色框起來的部分)放大而來。在圖(a’)及(b’)中”1號點”及”2號點”代表對應的接觸角及接觸半徑在水滴液前向前移動到一個柱子之前與之後的情形。圖(c)及圖(d)分別是液滴在向前移動之前(標記於圖(a’)及圖(b’)的1號點)與之後(標記於圖(a’)及圖(b’)的2號點)的底部影像圖。紅色虛線代表液滴接觸線位置；藍色箭頭則代表液滴接觸線運動的方向。圖中比例尺是100μm [21] 39 圖 3-3 前進角測量過程期間，在基材P9.08-8.43(5.52) (rap = 1.65)上的水滴其(a)接觸角及(b)接觸半徑的變化。基材是在粗糙度區間1.49 < r < 1.68。紅色圈圈是用來標記在接觸角及接觸半徑突然的變化 [21] 40 圖 3-4 前進角測量過程期間(在圖3-3中時間15-40秒)，在基材P9.08-8.43(5.52) (rap =1.65)上的水滴其(a)接觸角及(b)接觸半徑的演變。(a’)接觸角及(b’)接觸半徑的變化分別是由圖(a)及圖(b)中在時間期間35-38秒(紅色框起來的部分)放大而來。在圖(a’)及(b’)中”1號點”及”2號點”代表對應的接觸角及接觸半徑在水滴液前向前移動到一個柱子之前與之後的情形。圖(c)及圖(d)分別是液滴在向前移動之前(標記於圖(a’)及圖(b’)的1號點)與之後(標記於圖(a’)及圖(b’)的2號點)的底部影像圖。紅色虛線代表液滴接觸線位置；藍色箭頭則代表液滴接觸線運動的方向。圖中比例尺是100μm [21] 41 圖 3-5 前進角測量過程期間(在圖3-3中時間46-58秒)，在基材P9.08-8.43(5.52) (rap =1.65)上的水滴其(a)接觸角及(b)接觸半徑的演變。液滴滲入到基材底部隨時間變化關係情形的底部影像圖如圖(c) 48.38秒 (d) 49.18秒 (e) 49.78秒 (f)50.18秒 (g) 50.98 秒 及 (h) 52.78秒所示，其分別對應圖(a)及圖(b)中1, 2, 3, 4, 5 及6號點。圖中比例尺是100μm [21] 42 圖 3-6 前進角測量過程期間(在圖3-3中時間55-205秒)，在基材P9.08-8.43(5.52) (rap =1.65)上的水滴其(a)接觸角及(b)接觸半徑的演變。(a’)接觸角及(b’)接觸半徑的變化分別是由圖(a)及圖(b)中在時間期間110.5-113秒(紅色框起來的部分)放大而來。液滴滲入到基材底部隨時間變化關係情形的底部影像圖如圖(c) 111.96秒 (d) 112.16秒及(e) 112.36秒所示，其分別對應圖(a’)及圖(b’)中1, 2及 3號點。圖中比例尺是100μm [21] 43 圖 3-7 前進角測量過程期間，在基材P8.61-8.9(10.23) (rap = 2.15)上的水滴其(a)接觸角及(b)接觸半徑的演變。(a’)接觸角及(b’)接觸半徑的變化分別是由圖(a)及圖(b)中在時間期間151.2-152.4秒(紅色框起來的部分)放大而來。在圖(a’)及(b’)中”1號點”及”2號點”代表對應的接觸角及接觸半徑在水滴液前向前移動到一個柱子之前與之後的情形。圖(c)及圖(d)分別是液滴在向前移動之前(標記於圖(a’)及圖(b’)的1號點)與之後(標記於圖(a’)及圖(b’)的2號點)的底部影像圖。紅色虛線代表液滴接觸線位置；藍色箭頭則代表液滴接觸線運動的方向。圖中比例尺是100μm [21] 44 圖 3-8 前進角測量過程期間，在基材P5.97-5.62(4.46) (rap = 1.79)上的水滴其(a)接觸角及(b)接觸半徑的演變。(a’)接觸角及(b’)接觸半徑的變化分別是由圖(a)及圖(b)中在時間期間108-110秒(紅色框起來的部分)放大而來。在圖(a’)及(b’)中”1號點”及”2號點”代表對應的接觸角及接觸半徑在水滴液前向前移動到一個柱子之前與之後的情形。圖(c)及圖(d)分別是液滴在向前移動之前(標記於圖(a’)及圖(b’)的1號點)與之後(標記於圖(a’)及圖(b’)的2號點)的底部影像圖。紅色虛線代表液滴接觸線位置；藍色箭頭則代表液滴接觸線運動的方向。圖中比例尺是100μm [21] 45 圖 3-9 揮發過程期間，在基材P5.52-6.09(1.07) (rap =1.18)上的水滴其(a)接觸角及(b)接觸半徑的變化。兩條垂直紅色虛線市用來區隔CCR、CCA及混合模式 [21] 46 圖 3-10 揮發過程期間，在基材P5.97-5.62(4.46) (rap = 1.79)上的水滴其(a)接觸角及接觸半徑的演變。(b)接觸角及接觸半徑的變化是由圖(a)中的第二階段CCA模式在時間期間2015-2100秒放大而來。揮發模式是從第一階段CCR開始，之後呈現一連串揮發模式的改變: 第一階段CCA、轉換區間、第二階段CCR模式、第二階段CCA模式到混合模式。在揮發過程中，液滴穿過進入到基材底部之底部影像圖隨時間變化如圖(c)1407.51秒 (d) 1487.76秒 (e) 1493.57秒 (f) 1515.11秒 (g) 1524.51秒 (h) 1536.95秒所示。圖中比例尺是100μm [21] 47 圖 3-11 揮發過程期間，在基材P5.35-6.25(9.61) (rap =2.53)上的水滴其(a)接觸角及(b)接觸半徑的變化。兩條垂直紅色虛線是用來區隔CCR、CCA及混合模式 [21] 48 圖 3-12 水滴的滑動角在PDMS 'P' a-d'(h)' 基材上隨表面粗糙度變化。基材會根據固體佔有率分成兩個群組: 0.243±0.025 (藍色)及0.364±0.036 (紅色)。圓形代表滑動角。填滿及中空的符號分別代表液滴處於Wenzel狀態及Cassie狀態。關於在圖中的滑動角，這些90°的滑動角代表水滴將會卡在基材上，即使將基材放倒的情況也是如此。在滑動角的測量，液滴體積是使用6μL 8 μL。圖中三角形代表液滴體積是使用6μL；圓形則是代表液滴體積是使用8 μL 49 圖 4-1 液滴體積為2*10-6cm3在不同的表面粗糙度1.17(方形),1.54(倒三角形),1.66(圓形),1.73(尖端朝左的三角形),1.79(菱形),1.92(正三角形),2.01(五邊形)及2.09(星狀形)所呈現的介穩態。其介穩態所對應到的接觸角是從0°視角所觀測到的。空心及實心的符號分別代表初始接觸方式為液滴頂部對到柱子與柱子之間的底部之情況的BGE模式及液滴頂部對到柱子頂部之情況的TBE模式。藍色代表介穩Wenzel狀態或介穩Cassie狀態的後退角；橘色則是代表介穩Wenzel狀態或介穩Cassie狀態的前進角。紅色則是代表在介穩Wenzel狀態或介穩Cassie狀態的最低能量情況，為一個整體(global)最小能量情況。另外，紫色、青色、綠色及咖啡色在圖中分別代表非最具有低能量的介穩Cassie狀態 61 圖 4-2 將圖4-1中表面粗糙度1.17(正方形)及1.54(倒三角形)部分的介穩Wenzel區間獨立出來所畫的圖。藍色代表介穩Wenzel狀態的後退角；橘色則是代表介穩Wenzel狀態的前進角。紅色則是代表在介穩Wenzel狀態的最低能量情況，為一個整體(global)最小能量情況。 62 圖 4-3 將圖4-1中表面粗糙度1.66-1.92部分的介穩Wenzel及Cassie區間獨立出來所畫的圖。插圖為將圖中接觸角140到165°之間且能量介於0.0545到0.0555 erg之間的區域作放大。藍色代表介穩Wenzel狀態或介穩Cassie狀態的後退角；橘色則是代表介穩Wenzel狀態或介穩Cassie狀態的前進角。紅色則是代表在介穩Wenzel狀態或介穩Cassie狀態的最低能量情況，為一個整體(global)最小能量情況。另外，紫色、青色、綠色及咖啡色在圖中分別代表非最具有低能量的介穩Cassie狀態 63 圖 4-4 將圖4-1中表面粗糙度2.01及2.09部分的介穩Cassie區間獨立出來所畫的圖。藍色代表介穩Cassie狀態的後退角；橘色則是代表介穩Cassie狀態的前進角。紅色則是代表在介穩Cassie狀態的最低能量情況，為一個整體(global)最小能量情況。另外，粉紅色在圖中分別代表非最具有低能量的介穩Cassie狀態 64 圖 4-5 介穩Cassie與Wenzel狀態之水滴在表面粗糙度(a) r = 1.66 (b) r = 1.73 (c) r =1.79 (d) r = 1.92 的表面上其能量對於接觸角的關係。咖啡色箭頭所連結的部分為接觸角度數值接近的介穩Cassie及Wenzel狀態。藍色代表介穩Wenzel狀態或介穩Cassie狀態的後退角；橘色則是代表介穩Wenzel狀態或介穩Cassie狀態的前進角。紅色則是代表在介穩Wenzel狀態或介穩Cassie狀態的最低能量情況，為一個整體(global)最小能量情況。另外，紫色、青色、綠色及咖啡色在圖(a)到(d)分別代表非最具有低能量的介穩Cassie狀態 65 圖 4-6 表面粗糙度對於介穩Cassie與介穩Wenzel狀態接觸角相近區間之介穩Cassie與Wenzel狀態的平均能量差異 66 圖 4-7 表面粗糙度2.01及2.09的表面上含有可能存在的介穩Wenzel狀態區間及本有的介穩Cassie狀態區間分布圖。黑色實心與黑色邊空心的部分為可能存在的Wenzel介穩狀態區間。咖啡色箭頭所連結的部分為接觸角度數值接近的介穩Cassie及可能存在的介穩Wenzel狀態。藍色代表介穩Cassie狀態的後退角；橘色則是代表介穩Cassie狀態的前進角。紅色則是代表在介穩Cassie狀態的最低能量情況，為一個整體(global)最小能量情況。另外，粉紅色在圖中分別代表非最具有低能量的介穩Cassie 狀態 67 圖 4-8 3 μL的水滴以懸掛的方式與待測表面(具有玫瑰花瓣效應基材，表面結構規格(P9.08-8.43(5.52) (r =1.65)) 接觸的側拍影像。下面的黑色長方形為待測表面，上面的黑色長方形為懸掛水滴的表面 68 圖 4-9 揮發過程中懸掛的水滴在待測表面結構規格為P9.08-8.43(5.52)基材之(a)接觸角與(b)接觸半徑隨時間變化的關係。在圖(a)及圖(b)中的插圖分別是將圖(a)及圖(b)中時間區間800到947.23秒之間的部分(綠色框)放大所得到的圖。橫跨圖(a)及(b)的紅色虛線所標記的A,B及C分別是對應圖4-13中(a) 0秒(b) 900.05秒及(c) 947.23秒的底部影像圖 69 圖 4-10 揮發過程中懸掛的水滴在待測表面結構規格為P9.08-8.43(5.52)基材之隨時間變化的底部影像圖。圖(a)、(b)及(c)分別是在0秒(CCR模式) 、900.05秒(CCA模式)及947.23(CCA模式)所記錄的底部影像圖。圖中比例尺是100 μm 70 圖 4-11 在上板壓縮過程時，水滴在待測基材P5.97-5.62(4.46) (r=1.79) (下板)上隨著時間變化所呈現的底部影像(a)、(b)及(c)及側拍影像(a’)、(b’)及(c’)。圖(b)及(c)中的紅色虛線代表在待測基材上接觸線的位置。紅色及綠色箭頭是標記在表面上有水滲入的區域。圖(a’)、(b’)及(c’)中下面的黑色長方形為待測表面(下板)，上面的黑色長方形為上板。圖(a)、(b)及(c)中比例尺是100μm 71 圖 4-12 在上板靜止過程中，水滴在待測基材P5.97-5.62(4.46) (r=1.79) (下板)上隨著時間變化所呈現的底部影像(a) 163.12秒 水滴與接觸面左上部分影像 (b) 202.5秒，水滴與接觸面下半部分影像 (c) 256.6秒，水滴與接觸面下半部分影像 (d) 310.74秒 水滴與接觸面下半部分影像 (e) 465.07秒 水滴與接觸面上半部分影像 (f) 525.74秒水滴與接觸面上半部分影像)。在接觸線以內成現方形黑色的區域為表面上結構被水完全濕潤(Wenzel狀態)的影像；亮白區域則是尚未被水完全濕潤的影像(Cassie狀態)。在圖(a)-(f)中會有卡通圖，其代表現在底部影像的視線範圍，其中具有黑色邊框及四個圓弧形狀角的圖形為在下板的水滴形狀；藍色區域的部分是指水滲入結構底部的狀況；紅色虛線所框的範圍代表從對應的底部影像圖所看到的水滴部分影像。圖(a)到(f)中比例尺是100 μm 72 圖 4-13 在上板往上移動的過程，水滴所形成的液柱在待測基材P5.97-5.62(4.46) (r=1.79)上隨著時間變化所呈現的底部影像(a)及所對應的側拍影像(a’)。圖(b)為液柱在斷裂前後在待測基材上所呈現的底部影像；圖(b’)則為液柱在斷裂前後所對應到的側拍影像。圖(a)及(b)中紅色實線與虛線是標記接觸線的位置。圖(a’)及(b’)中下面的黑色長方形為待測表面(下板)，上面的黑色長方形為上板。圖(a)及(b)中比例尺是100 μm 73 圖 4-14 在進行壓板法的前進角測量過程前，水滴在待測基材P5.97-5.62(4.46) (r=1.79)上所呈現的底部影像((a)到(c))及所對應的側拍影像((a’)到(c’))。在圖(a)及圖(b)(975.41秒)中黑色半八邊形及方形區域為表面結構被水完全濕潤的Wenzel狀態區域；剩餘白色圓形部分則為水站在表面結構頂端的Cassie狀態區域。在圖(b)(977.41秒)及圖(c)中紅色線框起來近似八邊型的區域為在待測基材上呈現Wenzel狀態的水柱之影像。圖(a’)、(b’)及(c’)中下面的黑色長方形為待測表面(下板)，上面的黑色長方形為上板。圖(a)、(b)及(c)中比例尺是100μm 74 圖 4-15 上板下壓的過程(前進角測量過程)期間，在基材P5.97-5.62(4.46) (r=1.79)上的水滴其(a)接觸角及(b)接觸半徑的變化。紅色框起來的部分為圖4-19要分析的部分 75 圖 4-16 在上板下壓的過程(前進角測量)過程期間(圖4-18中時間94-96秒)，在基材P5.97-5.62(4.46) (r=1.79)上的水滴其(a)接觸角及(b)接觸半徑的演變。在圖(a)及(b)中”1號點”及”2號點”代表對應的接觸角及接觸半徑在水滴液前向前移動到一個柱子之前與之後的情形。圖(c)及圖(d)分別是液滴在向前移動之前(標記於圖(a)及圖(b)的1號點)與之後(標記於圖(a)及圖(b)的2號點)的底部影像圖。另外，在圖(a)及(b)中”3號點”及”4號點”代表對應的接觸角及接觸半徑在部分Cassie狀態區域被淹沒的前與後；在圖(a)及(b)中”3號點”及”4號點”對應的底部影像圖分別為圖(e)及(f)。紅色虛線代表液滴接觸線位置；藍色箭頭則代表液滴接觸線運動的方向。在圖(d)及(e)中的插圖為圖(d)及(e)中綠色框起來的部分放大的影像。圖中比例尺是100μm 76 圖 4-17 在表面粗糙度1.79的表面上，接觸模式為BGE模式且初始接觸半徑為2.5個單位的水滴以不同初始埋入深度對於最後水滴的平衡介穩濕潤狀態之影響。圖1-8分別代表初始水滴底部液氣界面埋入深度0.5, 1.5, 2.5, 3.5, 3.9, 4, 4.5, 5.2 μm所對應水滴底部最後平衡介穩濕潤狀態的結果圖。每一張圖左下角數字為初始水滴底部液氣界面埋入深度。粉紅色代表液氣界面；綠色代表液固界面 77 圖 4-18 水滴底部在結構高度h的表面上初始液氣界面位置影響最後水滴濕潤狀態結果示意圖。圖中Ph為剛好可以讓水滴最後濕潤狀態為Wenzel狀態的初始液氣界面埋入深度。垂直向上的紅色箭頭代表水滴底部初始液氣界面位置小於Ph數值，並代表最後水滴對應到的濕潤狀態為Cassie狀態; 垂直向下的藍色箭頭代表水滴底部初始液氣界面位置大於Ph數值，並代表最後水滴對應到的濕潤狀態為Wenzel狀態 78 圖 4-19 與介穩Wenzel狀態區間接觸角度相近的介穩Cassie狀態水滴之初始半徑對於無因次化penetration depth的關係圖。空心及實心的符號分別代表初始接觸方式為液滴頂部對到柱子與柱子之間的底部之情況的BGE模式及液滴頂部對到柱子頂部之情況的TBE模式。形狀部分: 圓形代表結構高度4.6 μm(表面粗糙度1.66)、正方形代表結構高度4.7 μm(表面粗糙度1.68)、正六邊形代表結構高度4.8 μm(表面粗糙度1.70)、尖端朝左的三角形代表結構高度4.9 μm(表面粗糙度1.73)、菱形代表結構高度5.2 μm(表面粗糙度1.79)及正三角形代表結構高度5.78 μm(表面粗糙度1.92) 79 圖 5-1 水滴在Wenzel,玫瑰花瓣,類荷葉及荷葉基材上所觀察到前進角(θa)、後退角(θr)及滑動角之圖示化結果[21] 82 表目錄 表 3-1 水滴在具有微米規則柱狀結構'Pa-d(h)' PDMS基材(固體佔有率0.243±0.025)其前進角/後退角、滑動角 (α6μL) 及接觸角遲滯Δθ [21] 50 表 3-2 水滴在具有微米規則柱狀結構'Pa-d(h)' PDMS基材(固體佔有率0.364±0.036)其前進角/後退角、滑動角 (α6μL) 及接觸角遲滯Δθ [21] 52" | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.subject | 前進角 | zh_TW |
| dc.subject | 後退角 | zh_TW |
| dc.subject | 玫瑰花瓣效應 | zh_TW |
| dc.subject | 超疏水表面 | zh_TW |
| dc.subject | 表面演進 | zh_TW |
| dc.subject | receding contact angle | en |
| dc.subject | advancing contact angle | en |
| dc.subject | petal effect | en |
| dc.subject | Superhydrophobic surfaces | en |
| dc.subject | Surface Evolver | en |
| dc.title | 單一微米結構的疏水表面之濕潤現象直接觀察與模擬分析 | zh_TW |
| dc.title | Direct observation and simulation analysis of wetting phenomena on hydrophobic surfaces of single micro-scaled structures | en |
| dc.date.schoolyear | 110-1 | |
| dc.description.degree | 博士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 林析右(Ren-Jei Chung),蔡瑞瑩(Xiao-Wen Tsai),諶玉真(Meng-Ju Wang),廖英志 | |
| dc.subject.keyword | 超疏水表面,玫瑰花瓣效應,前進角,後退角,表面演進, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | Superhydrophobic surfaces,petal effect,advancing contact angle,receding contact angle,Surface Evolver, | en |
| dc.relation.page | 89 | |
| dc.identifier.doi | 10.6342/NTU202200218 | |
| dc.rights.note | 未授權 | |
| dc.date.accepted | 2022-01-29 | |
| dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 化學工程學研究所 | zh_TW |
| dc.date.embargo-lift | 2026-01-26 | - |
| 顯示於系所單位： | 化學工程學系 | |
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|---|---|---|---|
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