基于图像处理技术界定微纳复合织构防覆冰性能

作     者：弯艳玲 崔普 徐丽宁 于化东 WAN Yan-ling;CUI Pu;XU Li-ning;YU Hua-dong

作者机构：长春理工大学跨尺度微纳制造教育部重点实验室 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2019年第48卷第8期

页      面：54-58,67页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081002[工学-信号与信息处理] 

基　　金：国家重点研发计划(2018YFB1107403) 吉林省科技发展计划资助项目(20180101324JC) 吉林省教育厅“十三五”科学技术项目(JJKH20190542KJ) 

主　　题：防覆冰 微纳复合织构 纳秒激光 图像处理 铝合金 结冰机理 

摘      要：目的制备具有防覆冰性能的微织构表面,准确评价微织构表面的结冰性能。方法采用激光二次扫描方法,以铝合金为基底,构筑沟槽-凹坑型复合微织构表面,以水滴在其表面结冰过程的图像为对象,采用阈值法分割图像和背景,对提取出的图像进行形态学运算,通过分析水滴结冰过程中的轮廓变化规律,研究水滴结冰过程的状态变化,进一步界定水滴的结冰时间。结果纳秒激光一次扫描形成的沟槽结构,增加了试件表面的粗糙度,使铝合金表面接触角由54.4°提高到116.5°,实现了铝合金表面的疏水性能。而二次扫描构建的沟槽-凹坑复合微织构,形成了C^w-C^n接触模型,进一步提高了试件表面的疏水性,试件表面接触角增大至154.4°。超疏水表面成核能垒高,且沟槽-凹坑复合微织构捕获的空气降低了固液界面的热交换速度,是铝合金表面结冰时间由11s延长到551s的原因。图像处理方法准确界定了水滴在结冰过程中的三个阶段。采用Harris角点检测法,可以实现精确判断结冰完成时间,减小了肉眼判断结冰状态所带来的主观误差。结论纳秒激光二次扫描构筑的沟槽-凹坑复合微织构可以有效提高Al7075表面的疏水性,并延缓水滴在其表面的结冰时间。图像法处理提取的表面轮廓,为研究分析水滴在结冰过程中的状态变化提供了一种新思路。