NIR驱动MWCNT修饰的超滑PI光热响应膜表面液滴定向输运

作者：钱晨露; 陈召川; 李强^*; 陈雪梅^*

来源：表面技术, 2021, 50(10): 48-56.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.10.005

• 多壁碳纳米管
• 光热响应
• 液滴
• 超滑表面
• 定向输运
• 近红外光
• 聚酰亚胺

目的制备多壁碳纳米管(MWCNT)修饰的超滑聚酰亚胺(PI)光热响应膜表面,实现近红外光(NIR)驱动液滴定向输运。方法基于静电纺丝结合喷涂法制备MWCNT修饰的超滑PI光热响应膜表面,分别通过扫描电子显微镜、接触角测量仪、红外热成像仪表征样品的微观形貌、润湿特性及光热特性,分析液滴大小与润滑油黏度对液滴定向输运的影响规律,研究NIR驱动液滴在MWCNT修饰的超滑PI光热响应膜表面定向输运的作用机理。结果 MWCNT修饰PI膜表面的疏水性提高,液滴静态接触角从115°增大至160°。NIR连续照射MWCNT修饰的超滑PI光热响应膜表面90 s,表面温度的最大上升速率为42.6℃/s,表面最大温度达到123.6℃。通过NIR照射超滑PI纳米纤维膜表面,表面局部温度上升,产生润湿梯度力,驱动液滴在表面定向输运。液滴定向输运与润湿梯度力及粘滞阻力有关。超滑PI光热响应膜表面的润滑油黏度相同时,液滴体积越小,粘滞阻力越小,液滴定向输运的速度越快。5mL液滴在润滑油黏度为0.65 mm2/s的超滑PI光热响应膜表面的运动速度最大,运动速度为1.64mm/s。液滴体积相同时,超滑PI光热响应膜表面的润滑油黏度越大,液滴受到的润湿梯度力越小。5mL液滴在润滑油黏度为100 mm2/s的超滑PI光热响应膜表面的润湿梯度力Fwet-grad最小,润湿梯度力为6.39×10-6N。结论 MWCNT修饰的超滑PI光热响应膜表面具有良好的光热效应,NIR可精准驱动单液滴及多液滴在表面的定向输运。

• 单位
  南京理工大学