通过改变粘附力来调控非金属和金属液体在化学气相沉积（CVD）金刚石表面的润湿性

《ACS Applied Engineering Materials》：Surface Wettability Manipulation of Nonmetallic and Metallic Liquids on CVD Diamonds with Varying Adhesion Forces

本研究采用UV-Ozone和氢化等离子体处理调整钻石（100）晶向表面能，通过 sessile drop 法分析其与非金属及金属液体的润湿性，并构建CFD模型解析液滴构型。长期氧化实验表明，O-终止钻石的亲水恢复现象显著影响极性液体润湿性，建立了实验-计算结合的润湿态设计新方法。

　　

由于钻石具有出色的导热性、机械硬度和化学惰性，因此被广泛应用于工业领域。为了在特定操作条件下与非金属和金属液体有效相互作用，调整钻石的表面能级至关重要。在这项研究中，我们采用了紫外线-臭氧和氢化等离子体处理方法来改变（100）晶向钻石的表面能。我们使用静态滴法评估了这些功能化钻石的润湿性，并观察了它们与表面张力在0.022到0.48 N/m范围内的各种液体的相互作用。我们定量分析了O-终止和H-终止钻石的表面能级对其与不同非金属和金属液体润湿性的影响。此外，我们还开发了一个计算流体动力学模型，用于数值分析钻石表面能对这些液体滴状形态的影响。进一步地，我们通过将钻石暴露在空气中100小时来研究表面氧化的长期效应。研究结果表明，当O-终止钻石与极性液体相互作用时，疏水恢复现象显著影响了其表面润湿性。这项工作提出了一种统一的实验-计算方法，用于绘制非金属和金属液体在钻石上的润湿性转变图谱，为润湿状态设计中表面能的作用提供了见解。