本发明涉及金属表面润湿性调控，具体为一种基于声学原位监测的金属表面液滴弹跳次数仿生调控方法。
背景技术：
1、自然界中普遍存在的结冰、表面粘着现象为生产生活带来了严重困扰，如民航客机和军用飞机因机翼结冰导致空难，又如海洋舰船因海洋生物粘附导致体表腐蚀和运输效能下降。
2、固液界面全程接触行为和液滴动态回弹机理的揭示是破解金属基表面防冰防霜、自洁脱附等难题的先导，亦可为设计超疏水、超润湿性仿生表面提供科学依据。例如，杨孔华在《仿生超疏水表面的界面力学行为机制与性能调控》中解析了仿生表面上液滴的铺展状态和撞击变化过程，研究了液滴在具有润湿性梯度的表面上的非对称弹跳和定向输送。
3、然而，金属基表面液滴弹跳次数的调控同样具有应用价值，例如通过提高工程中金属基表面的液滴弹跳次数，可大大降低液滴最终停留在表面上的概率，从而有效抑制表面的积冰；再如通过降低金属基换热表面的液滴弹跳次数，可抑制固液界面的莱顿弗罗斯特效应，促进液滴与表面的接触，从而提升表面冷却换热效率。但在现有技术中，归因于固液界面接触过程的瞬时性、流动性、粘附性以及液滴铺展收缩运动过程的时变性、复杂性，以高速成像为代表的传统测试技术难以直观揭示固液界面钉扎耗散、粘性耗散、粘附耗散等能量耗散和表面能/动能转换的时变特征，进而限制了对液滴弹跳行为及其动力学机制的深入阐释，难以为金属基多元耦合仿生功能表面设计提供有效科学基础。
技术实现思路
1、为解决至少一个上述问题，本发明提出了一种基于声学原位监测的金属表面液滴弹跳次数仿生调控方法。
2、本发明的技术方案为：一种基于声学原位监测的金属表面液滴弹跳次数仿生调控方法，包括，
3、s1、基于液滴弹跳光-声同步原位测试系统，对不同特征、不同尺寸的金属超疏水表面进行测试，获取不同特征、不同尺寸的金属超疏水表面在液滴弹跳过程中的固液界面动态接触特征和声学特性；
4、s2、基于固液界面动态接触特征和声学特性，获取金属超疏水表面、声学响应和液滴弹跳行为的相关性，并根据该相关性，结合耦合仿生理念，对金属表面进行微纳结构的加工改性即得。
5、有益效果：本发明通过固液接触界面的光-声协同原位监测，同步获取液滴连续弹跳全过程的动态行为和动力学响应，可研究获取界面粘着、能量转换的时变特征，并建立液滴钉扎粘附、固液接触时间等特征与声学波形特征的相关性，形成声学响应与液滴弹跳机制间的关联映射，揭示表面微纳结构和韦伯数对液滴弹跳行为和液滴回弹次数的影响机理与规律，创建基于液滴弹跳特征调控的仿生微纳米结构设计准则，并据此为金属表面液滴弹跳次数的仿生调控提供科学基础和新颖设计方法，有助于实现金属表面液滴弹跳次数的按需调控。尤其是以高速成像为代表的传统测试技术难以直观揭示固液界面钉扎耗散、粘性耗散、粘附耗散等能量耗散和表面能/动能转换的时变特征，进而限制了对液滴弹跳行为及其动力学机制的深入阐释，难以为金属基多元耦合仿生功能表面设计提供有效科学基础。而本发明涉及的液滴弹跳的光-声协同原位监测既能通过采集液滴弹跳的声学响应辨识固液界面的能量耗散和表面能/动能转换，亦能通过高速成像和声发射无损检测技术同步获取液滴运动的时变特征以及对应每个运动阶段的声学响应，从而获取金属超疏水表面、声学响应和液滴弹跳行为的相关性。
1.一种基于声学原位监测的金属表面液滴弹跳次数仿生调控方法，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，金属超疏水表面的表面信息包括：金属超疏水表面的不同形态超疏水微观结构、超疏水微观结构间的不同距离。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，超疏水微观结构包括锥柱、凸包、微颗粒以及多级复合结构形态。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用包括扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜在内的设备获取金属超疏水表面的表面信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液滴弹跳光-声同步原位测试系统包括待测金属超疏水表面，所述待测金属超疏水表面的非测试面粘附有至少一个声发射采集装置，所述待测金属超疏水表面两侧分别设有高速相机和光源，所述待测金属超疏水表面正上方设有液滴滴落装置，所述液滴滴落装置滴下的液体滴于所述待测金属超疏水表面的待测表面上；所述声发射采集装置包括宽频式声发射传感器和谐振式声发射传感器。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，获取固液界面动态接触特征和声学特性的方法包括以下步骤：组装好设备后，利用液滴滴落装置向待测金属超疏水表面滴下液滴，利用宽频式声发射传感器，获取液滴弹跳全过程固液界面的宽频率范围声学信息，识别液滴运动过程中固液界面声学响应的特征频率，然后根据特征频率选用谐振式声发射传感器采集特征频率范围的固液界面声学信息，以相对更高的灵敏度获取液滴连续弹跳全过程固液界面的声学信号，对声学信号进行处理获得液滴弹跳声学响应的波形图和频谱图，提取声学响应的特征频率及对应的强度；同时在实验过程中，利用高速相机拍摄液滴在金属超疏水表面的待测表面的铺展、收缩和脱附过程的动态特征。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，金属超疏水表面、声学响应和液滴弹跳行为的相关性的获取方法包括以下步骤：基于固液界面动态接触特征和声学特性，结合高速成像获取的液滴在不同金属超疏水表面铺展、收缩和脱附过程的动态行为，获取结构形貌、尺寸与液滴弹跳次数的相关性；对液滴弹跳过程中产生的瞬态声学响应的时变规律进行分析，获取声学响应频谱图，得到结构形貌和尺寸对固液界面钉扎粘附和液滴能量耗散的影响；从而获取金属超疏水表面、声学响应和液滴弹跳行为的相关性。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对金属表面进行微纳结构的加工改性包括以下步骤：基于金属超疏水表面、声学响应和液滴弹跳行为的相关性，结合非光滑形态-多级复合结构-拒水物质覆层的耦合仿生理念，以抑制钉扎效应、阻滞界面粘附、提高弹跳次数为目标，利用包括电火花线切割、激光烧蚀、有机吸附在内的改性技术，对金属表面加工改性制备所需弹跳次数的金属表面金属超疏水表面。
