Влияние шероховатости на поверхностную энергию и смачиваемость поверхностей меди и стали
Работа направлена на решение фундаментальной проблемы теплофизики - управление малыми объемами жидкостей на поверхностях теплообмена специального типа аппаратов (например, термосифонов и тепловых труб), работающих по замкнутому испарительно-конденсационному циклу. Целью работы являлся анализ влияния шероховатости на поверхностную энергию и смачиваемость при варьировании текстур типичных поверхностей теплообмена, изготовленных из меди и стали, подготовленных к эксплуатации механической (абразивной) обработкой. Сформировано по шесть текстур на поверхностях меди и стали с использованием шлифовально-полировального станка. Оценка шероховатости текстур выполнена по результатам анализа трехмерных характеристик шероховатости (высотных и гибридных). Экспериментальные исследования свойств смачиваемости поверхностей проведены на установке с использованием теневого метода. Свободная поверхностная энергия абразивно-обработанных поверхностей определена методом гармонического среднего Оунса - Вендта - Рабеля - Кьельбле. Показано, что для оценки текстур необходимо использовать не менее одной трехмерной высотной и гибридной характеристики. Определены условия образования текстур гауссовой и синусоидальной формы. Установлено, что значительный прирост площади поверхности осуществляется при обработке меди (до 7%) и стали (до 2,7%) дисками со средним размером зерна до 100 мкм. Показано, что в результате абразивной обработки поверхностей меди и стали в их полной поверхностной энергии изменяется доля полярной составляющей. Последнее является следствием изменения дипольных взаимодействий и водородных связей между атомами.