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微小液滴在固体表面的动态及热力学行为被广泛应用于微电子散热、防雾、防尘、防霜等领域。近年来,微电子产品和微执行器件飞速发展,一般认为,材料表面的微观特性对液滴的热力学行为有关键影响,但研究主要还是集中于均质或规整性结构表面,对微图案化润湿性表面的研究鲜有文献报道。为此,制备了超疏水/亲水微图案表面,研究了该表面对单个液滴蒸发行为的影响以及对分散液滴蒸发速率的影响。(1)制备图案化表面。首先采用阳极氧化法在纯钛片表面生成TiO2纳米管,然后退火处理将无定型TiO2转变成具有光催化活性的锐钛矿相TiO2,接着使用FAS-17疏水剂处理表面,最后用紫外光透过掩模照射钛片,钛片表面便形成超疏水/亲水图案。疏水部位接触角最高可达171°,呈超疏水性;亲水部位接触角则在10°以下。且该表面对液滴的分布具有很好的控制能力,可以形成界限分明的液体图案。(2)研究网格状超疏水/亲水图案表面对单个液滴蒸发行为的影响。在该表面上液滴蒸发过程分为CCR模式蒸发阶段和Stick-Jump模式蒸发阶段。CCR模式出现在蒸发过程前期,此时固液接触面直径几乎不变,接触角和液高线性降低。Stick-Jump模式出现在蒸发过程后期,三相接触线跳跃性收缩,导致固液接触面直径呈阶梯状逐渐减小,液高和接触角呈阶跃状降低。在相邻两次三相接触线跳跃间,液滴以CCR模式进行蒸发。(3)研究亲水点阵图案和亲水方阵图案表面对分散液滴蒸发速率的影响。在蒸发的前期,无论是自然蒸发还是强制对流蒸发,两种图案化表面对蒸发速率均有促进作用。相比于自然蒸发状态,强制对流可以放大图案化润湿性表面对液滴蒸发的促进作用,蒸发开始的前15 min:在亲水方阵上,促进效果从11.6%放大到了16.6%,相差5.0%;在亲水点阵上,促进效果从7.5%放大到了20.7%,相差13.2%。但蒸发后期纯亲水表面蒸发得更快,导致在总的蒸发时间上两种图案化表面对于液滴蒸发的促进作用并不明显。上述结果表明钛基超疏水/亲水图案表面对液体的分布具有很好的控制作用,这种控制作用能以非结构上差异的方式来影响位于该表面上的单个液滴的蒸发行为和影响分散液滴的蒸发速率,拓展了蒸发表面的类型,使固着液滴蒸发的应用更加多样化。