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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:原子力显微镜有多种成像模式,其中轻敲模式是最为常用的扫描方式.轻敲模式能获取样品表面形貌的高度信息和相位信息,其中相位信息具有更多的价值,如能反映样品的表面能、弹性、亲疏水性等.依据振动力学理论,相位与振动系统的能量耗散有关.探针样品间的能量耗散对于理解轻敲模式下原子力显微镜的成像机理至关重要,样品特性和测量环境会影响能量耗散.本文在不考虑毛细力影响下,基于JKR接触模型,给出了探针样品相互作用下的加卸载曲线,结合原子力显微镜力曲线实验,给出了探针-样品分离失稳点的位置,从而计算一个完整接触分离过程的能量耗散,进而讨论考虑表面粗糙度对能量耗散的影响.在轻敲模式下考虑毛细力影响,通过特征时间对比,证明挤出效应是液桥生成的主导因素,在等容条件下,用数值方法计算了不同相对湿度对能量耗散的影响.通过一维振子模型,简要说明原子力显微镜相位像与样品表面能、杨氏模量、表面粗糙度、相对湿度之间的关系.分析表明,表面粗糙度和环境湿度均会引起相位的变化,进而认为它们是引起赝像的因素....
[硕士论文] 王再冉
工程力学 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:微液滴的振动和撞击不仅广泛存在于自然界之中,喷墨印刷、喷雾涂层和液滴运动等工业方面也具有重要应用。因此,对微液滴的振动特性研究显得尤为重要。其中,微液滴的振动特性研究指的是对微液滴的一阶振动频率的研究。
  本文对微液滴的振动特性研究工作从两个方面展开:在实验方面,搭建实验平台,包括高速摄像机、注射泵和减震台;准备不同接触角的硅片,反映出实验样品的亲疏水特性;准备不同性质(密度,体积和表面张力)的实验液滴。高速摄像机拍摄微液滴的振动过程,软件处理液滴的振动视频,滤去高阶振动频率的成分,得到微液滴的一阶振动频率。
  在理论方面,建立微液滴一阶振动的理论模型。在Landau和Noblin的理论公式基础上,根据能量守恒原理、动量守恒原理和液滴表面波理论,分别推导出三种有一定可行性的液滴一阶振动理论模型。比较实际振动频率和理论计算出的液滴振动频率,讨论不同理论计算公式的优缺点和可行性。
  最后,所有的理论计算模型满足液滴振动周期随着表面接触角增大呈现先减小后增大的性质;球坐标下基于能量守恒原理推导出理论模型在接触角大于90°时接近实际振动周期;表面波模型在接触角大于76°时,接近实际振动周期。
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