航空汽油在不同结构特性表面的润湿机理与动力学研究

《Surfaces and Interfaces》：Study on the Wetting Characteristics and Mechanisms of Aviation Gasoline on Surfaces with Different Structural Properties

本综述系统研究了100LL航空汽油（表面张力～22 mN/m）在具有微米级凹坑结构（凹坑中心宽度～25 μm，长度～0.4 mm）的硅橡胶表面的润湿行为。研究发现超双疏（superamphiphobic）表面虽对十六烷接触角>150°，但微结构引发的毛细效应仍使航空汽油在<1秒内快速铺展（CA≈0°），蒸发时间锐减至<7秒。而平坦基材喷涂超双疏涂层可有效抑制毛细效应，将润湿角提升至67°，蒸发时间延长至>428秒。研究从表面结构、液体张力及分子相互作用角度揭示了微纳结构设计对航空汽油润湿蒸发动力学的关键作用，为航空燃油应用性能优化提供了重要理论依据。

　　

Highlight

材料表面结构对100LL航空汽油（表面张力～22 mN/m）的润湿行为具有决定性影响。微米级凹坑结构（宽度～25 μm，长度～0.4 mm）即使喷涂超双疏涂层仍引发强烈毛细效应，导致航空汽油在<1秒内完全铺展（接触角CA≈0°），蒸发时间缩短至<7秒。而平坦基材的超双疏涂层可显著抑制润湿（CA≈67°），蒸发时间延长至>428秒，证实微纳结构设计是调控航空汽油界面行为的关键。

Materials

实验材料包括：硅橡胶（型号NE-5150）、硫化剂TC-14、改性SiO₂颗粒、氟化FSSA纳米颗粒、脱模剂、无水乙醇（C₂H₆O）及100LL航空汽油。所有化学品均直接使用未进一步纯化。

Contact angle and rolling angle

样品按制备工艺分为三组：疏水组（原始平坦硅橡胶、网格压印菱形图案）、超疏水组（网格压印表面喷涂疏水纳米颗粒、激光刻蚀表面）、超双疏组（网格压印表面功能化FSSA纳米颗粒、平坦表面功能化FSSA纳米颗粒）。通过接触角与滚动角测试量化表面润湿性。

Conclusion

本研究通过丝网印刷、激光刻蚀与低表面能材料喷涂技术，在飞机燃油管路连接点硅橡胶表面构建了具有微米凹坑及坑内密集颗粒簇的功能化表面。系统分析了100LL航空汽油在改性表面的浸润行为，揭示了微结构诱导的毛细效应是加速燃油润蒸的核心机制，为开发新型抗燃油润湿表面提供了理论支持。