一种热管纳米涂层吸液芯的润湿性测量实验装置及方法

60分钟，使乙酸正丁酯溶剂完全蒸发；然后将涂覆的丝网基材在200-400℃的熔炉中固化40-70分钟，得到石墨烯纳米涂层丝网基板6；然后将最终固化的石墨烯纳米涂层丝网基板6冷却至室温。
7.所述石墨烯纳米涂层丝网基板6反面喷涂了耐热黑色涂料，以便通过红外热成像仪测量表面温度。
8.所述耐热黑色涂料为pylox 708。
9.所述k型热电偶8放置在石墨烯纳米涂层丝网基板6的边缘，并暴露在环境空气中，以测量环境温度t
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，用于红外热像仪11的校准。
10.所述一种热管纳米涂层吸液芯的润湿性测量实验装置的实验方法，首先，将石墨烯纳米涂层丝网基板6插入盒式加热器5中，并对红外热成像仪11进行环境温度t
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的校准；然后调整直流工作台电源单元10，向盒式加热器5提供等通量热量，并在稳态条件下维持选定的石墨烯纳米涂层丝网基板6表面温度；在实验阶段，控制注射泵2使水滴落在加热的石墨烯纳米涂层丝网基板6表面上；在此步骤之后，远程激活数据采集系统，以记录加热的石墨烯纳米涂层丝网基板6的平均温度变化、水滴的扩散性以及在与加热表面接触的液滴动态；让加热的石墨烯纳米涂层丝网基板6表面达到稳定状态，将下一个水滴沉积在石墨烯纳米涂层丝网基板6上面，总共重复三次；重新调整直流工作台电源单元10以增加稳态表面温度，在石墨烯纳米涂层丝网基板6表面温度从45℃到95℃之间，间隔10℃重复该过程；随后，通过使用包含校准测量工具的数码显微镜4的软件，在每个石墨烯纳米涂层丝网基板6表面上测量液滴的扩散速率和最大扩散半径；液滴的膨胀半径随时间可见：从液滴与加热的石墨烯纳米涂层丝网基板6表面的第一次接触到最大扩散，最后到半径的收缩导致完全蒸发；此外，使用高速摄像机1记录的水滴下落的动态接触角超过10毫秒；收集到的数据记录了每个实验系列，并以图形形式呈现。
11.和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
12.1、所述数码显微镜4用于观察和测量水滴的扩散，实现水滴动态精准捕捉；所述高速摄像机1以原位观察和捕捉水滴与加热表面接触前的动态液滴特性，超高分辨率可以得到精确的液滴动态接触角测量结果。
13.2、所述石墨烯纳米涂层丝网基板6反面喷涂了耐热黑色涂料(pylox 708black)，以便通过红外热成像仪测量表面温度；所述k型热电偶8放置在石墨烯纳米涂层丝网基板6的边缘，并暴露在环境空气中，以测量环境温度t
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，用于红外热像仪11的校准；所述石墨烯纳米涂层丝网基板6的表面涂覆了一层石墨烯纳米片，得到了超亲水表面，显著增强润湿性。
14.本发明针对热管传热性能受限的问题，提出一种热管纳米涂层吸液芯的润湿性测量实验装置及方法，本发明具有精确测温、观测微观表面，捕捉动态变化等优势；结构紧凑，特殊的结构设计能够精确测量出吸液芯的润湿性。
附图说明
15.图1为热管纳米涂层吸液芯的润湿性测量实验装置示意图。
具体实施方式
16.现结合实例、附图对本发明作进一步描述：
17.如图1所示，一种热管纳米涂层吸液芯的润湿性测量实验装置，包括高速摄像机1、注射泵2、计针3、数码显微镜4、盒式加热器5、石墨烯纳米涂层丝网基板6、数据处理器7、k型热电偶8、玻璃纤维电源9、直流工作台电源单元10、红外热像仪11、计算机12；组成了加热系统、流体输送系统以及数据采集系统。所述加热系统包括一个直流工作台电源单元10，连接直流工作台电源单元10的包含两个加热块的盒式加热器5，在盒式加热器5的中心切出一个槽，插入石墨烯纳米涂层丝网基板6，盒式加热器5用于加热石墨烯纳米涂层丝网基板6，同时也作为观察平台；所述液体输送系统包括一个注射泵2和一个计针3，计针针尖被置于加热的石墨烯纳米涂层丝网基板6表面上方5毫米处，以便将8μl水滴输送到表面上；所述数据采集系统包括高速摄像机(1)、数码显微镜(4)、数据处理器(7)、k型热电偶(8)、玻璃纤维电源(9)、红外热像仪(11)和计算机(12)，用于所有实验数据的实时测量；所述红外热像仪11安装在石墨烯纳米涂层丝网基板6下方7厘米处，用于测量石墨烯纳米涂层丝网基板6在冷却过程中的平均温度变化；所述数码显微镜4被安装在石墨烯纳米涂层丝网基板6上方7厘米处，用于观察和测量水滴的扩散；所述高速摄像机1和玻璃纤维光源9安装在石墨烯纳米涂层丝网基板6表面附近，以原位观察和捕捉水滴与加热表面接触的前10毫秒内的动态液滴特性。所述石墨烯纳米涂层丝网基板6反面喷涂了耐热黑色涂料(pylox 708black)，以便通过红外热成像仪测量表面温度；所述k型热电偶8放置在石墨烯纳米涂层丝网基板6的边缘，并暴露在环境空气中，以测量环境温度t
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，用于红外热像仪11的校准。
18.所述石墨烯纳米涂层丝网基板6的制作过程如下：将尺寸为20mm
×
20mm
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3mm的不锈钢丝网样品作为基底，顶部的表面区域用金属抛光剂进行抛光，并用丙酮和蒸馏水进行超声波清洗，以去除污染物；随后，将由分散在乙酸正丁酯分散剂混合物中的石墨烯纳米片组成的导电石墨烯悬浮液摇动3-20分钟，以确保石墨烯纳米片在转移到丝网基板之前有效地分散在整个悬浮液中；然后，用微型移液管将60-120μg悬浮液涂在丝网基板上，在室温条件下(25℃,1atm)干燥30-60分钟，使乙酸正丁酯溶剂完全蒸发；然后将涂覆的丝网基材在200-400℃的熔炉中固化40-70分钟，得到石墨烯纳米涂层丝网基板6；然后将最终固化的石墨烯纳米涂层丝网基板6冷却至室温。
19.一种热管纳米涂层吸液芯的润湿性测量实验方法，其特征在于：首先，将固化的石墨烯纳米涂层丝网基板6插入加热块5中，并通过通过testo irsoft热成像软件对红外热成像仪11进行相应的环境温度t
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校准；然后调整直流工作台电源单元10，为两个开槽盒式加热器供电，向加热块5提供等通量热量，并在稳态条件下维持石墨烯纳米涂层丝网基板6选定的表面温度；在实验阶段，控制注射泵2使8μl的水滴落在加热的石墨烯纳米涂层丝网基板6表面上；在此步骤之后，远程激活数据采集系统，以记录加热的石墨烯纳米涂层丝网基板6的平均温度变化、水滴的扩散性以及在与加热表面接触的前10毫秒内的液滴动态；让加热的石墨烯纳米涂层丝网基板6表面达到稳定状态，将下一个水滴沉积在上面，总共重复三次；重新调整直流工作台电源单元10以增加稳态表面温度，在石墨烯纳米涂层丝网基板6表面温度从45℃到95℃之间，间隔10℃重复该过程；随后，通过使用包含校准测量工具的数码显微镜4的相关软件，在每个石墨烯纳米涂层丝网基板6表面上测量液滴的扩散速率和最大扩散半径；液滴的膨胀半径随时间可见:从液滴与加热的石墨烯纳米涂层丝网基板6表面的
第一次接触到最大扩散，最后到半径的收缩导致完全蒸发；此外，使用高速摄像机1记录的水滴下落的动态接触角超过10毫秒；收集到的数据记录了每个实验系列，并以图形形式呈现。


技术特征：
1.一种热管纳米涂层吸液芯的润湿性测量实验装置，其特征在于：包括加热系统、流体输送系统以及数据采集系统；所述加热系统包括直流工作台电源单元(10)，连接直流工作台电源单元(10)的包含两个加热块的盒式加热器(5)，在盒式加热器(5)的中心切出一个槽，插入石墨烯纳米涂层丝网基板(6)，盒式加热器(5)用于加热石墨烯纳米涂层丝网基板(6)，同时也作为观察平台；所述液体输送系统包括注射泵(2)和计针(3)，计针针尖置于加热的石墨烯纳米涂层丝网基板(6)上方并临近石墨烯纳米涂层丝网基板(6)表面，以便将水滴输送到石墨烯纳米涂层丝网基板表面；所述数据采集系统包括高速摄像机(1)、数码显微镜(4)、数据处理器(7)、k型热电偶(8)、玻璃纤维电源(9)、红外热像仪(11)和计算机(12)，用于所有实验数据的实时测量；所述红外热像仪(11)安装在石墨烯纳米涂层丝网基板(6)下方，用于测量石墨烯纳米涂层丝网基板(6)在冷却过程中的平均温度变化；所述数码显微镜(4)被安装在石墨烯纳米涂层丝网基板(6)上方，用于观察和测量水滴的扩散；所述高速摄像机(1)和玻璃纤维光源(9)安装在石墨烯纳米涂层丝网基板(6)表面附近，以原位观察和捕捉水滴与加热表面接触前的动态液滴特性。2.根据权利要求1所述的一种热管纳米涂层吸液芯的润湿性测量实验装置，其特征在于：所述石墨烯纳米涂层丝网基板(6)的制作过程如下：将尺寸为20mm
×
20mm
×
3mm的不锈钢丝网样品作为基底，顶部的表面区域用金属抛光剂进行抛光，并用丙酮和蒸馏水进行超声波清洗，以去除污染物；随后，将由分散在乙酸正丁酯分散剂混合物中的石墨烯纳米片组成的导电石墨烯悬浮液摇动均匀，以确保石墨烯纳米片在转移到丝网基板之前有效地分散在整个悬浮液中；然后，用微型移液管将悬浮液涂在丝网基板上，在室温条件下干燥30-60分钟，使乙酸正丁酯溶剂完全蒸发；然后将涂覆的丝网基材在200-400℃的熔炉中固化40-70分钟，得到石墨烯纳米涂层丝网基板(6)；然后将最终固化的石墨烯纳米涂层丝网基板(6)冷却至室温。3.根据权利要求1所述的一种热管纳米涂层吸液芯的润湿性测量实验装置，其特征在于：所述石墨烯纳米涂层丝网基板(6)反面喷涂了耐热黑色涂料，以便通过红外热成像仪测量表面温度。4.根据权利要求3所述的一种热管纳米涂层吸液芯的润湿性测量实验装置，其特征在于：所述耐热黑色涂料为pylox 708。5.根据权利要求1所述的一种热管纳米涂层吸液芯的润湿性测量实验装置，其特征在于：所述k型热电偶(8)放置在石墨烯纳米涂层丝网基板(6)的边缘，并暴露在环境空气中，以测量环境温度t
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，用于红外热像仪(11)的校准。6.根据权利要求1至5任一项所述一种热管纳米涂层吸液芯的润湿性测量实验装置的实验方法，其特征在于：首先，将石墨烯纳米涂层丝网基板(6)插入盒式加热器(5)中，并对红外热成像仪(11)进行环境温度t
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的校准；然后调整直流工作台电源单元(10)，向盒式加热器(5)提供等通量热量，并在稳态条件下维持选定的石墨烯纳米涂层丝网基板(6)表面温度；在实验阶段，控制注射泵(2)使水滴落在加热的石墨烯纳米涂层丝网基板(6)表面上；在此步骤之后，远程激活数据采集系统，以记录加热的石墨烯纳米涂层丝网基板(6)的平均温度变化、水滴的扩散性以及在与加热表面接触的液滴动态；让加热的石墨烯纳米涂层丝网基板(6)表面达到稳定状态，将下一个水滴沉积在石墨烯纳米涂层丝网基板(6)上面，总共重复三次；重新调整直流工作台电源单元(10)以增加稳态表面温度，在石墨烯纳米涂层丝
网基板(6)表面温度从45℃到95℃之间，间隔10℃重复该过程；随后，通过使用包含校准测量工具的数码显微镜(4)的软件，在每个石墨烯纳米涂层丝网基板(6)表面上测量液滴的扩散速率和最大扩散半径；液滴的膨胀半径随时间可见：从液滴与加热的石墨烯纳米涂层丝网基板(6)表面的第一次接触到最大扩散，最后到半径的收缩导致完全蒸发；此外，使用高速摄像机(1)记录的水滴下落的动态接触角超过10毫秒；收集到的数据记录了每个实验系列，并以图形形式呈现。

技术总结
本发明公开了一种热管纳米涂层吸液芯的润湿性测量实验装置及方法，直流工作台电源单元连接到盒式加热器，在盒式加热器的中心切出一个槽，插入石墨烯纳米涂层丝网基板，盒式加热器用于加热石墨烯纳米涂层丝网基板，同时也作为观察平台；注射泵上的计针将水滴输送到表面上便于后续观测；K型热电偶放置在石墨烯纳米涂层丝网基板的边缘，测量环境温度T


技术研发人员：苏光辉 孙奇士 郭凯伦 田文喜 王成龙 秋穗正
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/10/8