超疏水表面微通道内水的传热特性

超疏水表面的研究进展

政策与资金支持
政府和相关机构应提供政策支持和资金扶持，以促进超疏水表面技术的跨学科合作和技术转化。
05
超疏水表面的最新研究动态
高性能超疏水表面的研究
高耐久性超疏水表面
通过优化材料和制备工艺，提高超疏水表面的耐久性，使其在长期使用过程中保持稳定的超疏水性能。
多功能超疏水表面
除了超疏水性能外，还具备其他功能，如自清洁、防冰冻、抗腐蚀等，以满足更多实际应用需求。
形成机制
物理机制
超疏水表面的形成依赖于表面微观结构与空气层的共同作用，使水滴在表面形成球状，易于滚动和脱离。
化学机制
通过在表面引入低表面能物质，如氟代烃或硅氧烷，增加表面的疏水性。
表面微观结构
01
粗糙结构
超疏水表面的微观结构具有复杂的粗糙度，能够捕获和固定大量空气，降低表面能。
02
微纳复合结构
超疏水表面的研究进展
目录
• 超疏水表面的基本原理 • 超疏水表面的制备方法 • 超疏水表面的应用领域 • 超疏水表面的研究挑战与展望 • 超疏水表面的最新研究动态
01
超疏水表面的基本原理
定义与特性
定义
超疏水表面是指水滴在表面接触角大于150°，滚防污、防冰、自清洁等特性。
中的问题。
技术成熟度
目前超疏水表面技术尚未完全成熟，需要进一步的研究和优化以
提高其性能和稳定性。
跨学科合作与技术转化问题
1 2 3
知识交流与共享
跨学科合作需要不同领域的专家进行深入的知识交流与共享，以促进超疏水表面技术的创新和发展。
技术转化效率
将实验室研究成果转化为实际应用需要高效的转化机制和技术支持，以确保技术的可行性和可持续性。

超疏水表面蒸汽及含不凝气蒸汽滴状冷凝传热实验分析

ＡｂｔａｔＴｗｏｕｐｒｈｒｈｏｃｕｒａｅｗｉｈｓｒｃ：ｓｅ — ｙｄｏｐｂｉｓｆｃｓｔｍｉｒ — ｎｔｕｃｕｒｗｅｅｒｐａｅｗｉｈ一ｃａｃｃｏｎａｏｓｒｔｅｒｐｅｒｄｔｏｔｄｅｙｌｍｅｃｐａｅｆａｓｍｂｅｏｏｌｙｒ（ｒａｔｎｓｌ— ｓｅｌｄｍｎａｅｓＳＡＭｓ）Ｔｈｅｗｅｔｂｉｉｙａｄｅｔｔａｆｒｃｒｃｅｉｔｃｒｎ．ｔａｌｔｎｈａｒｎｓｅｈａａｔｒｓｉｓｄｕｉｇｔｏｅａｉｎｏｆｓｅｍｒｓｅｍ— ｉｕｒｒｎｖｓｉａｅｘｐｒｍｅｔｌｙｏｅｔｃｌｔｂｅｈｅｃｎｄｎｓｔｏｔａｏｔａａｒｍｉｘｔｅｗｅｅｉｅｔｇｔｄｅｅｉｎａｌｎａｖｒｉａｕ．Ｆｏｒｔｅｈｃｎｎａｉｎｏｒｔａ，ｔｏｅａｉｅｔｔａｆｒｏｎｔｕｒｈｙｏｏｂｃｓｆｃｓｗｉｈｍｉｒ — ｏｄｅｓｔｏｆｐｕｅｓｅｍｈｅｃｎｄｎｓｔｏｎｈａｒｎｓｅｈｅｓｐｅ — ｄｒｐｈｉｕｒａｅｔｃｏ
第６卷１
第３期
化
工学
报
ＶｏＩ６１ＮＯ．．３Ｍａｃ２０１ｒｈ０
２１００年３月
ＣＩＥＳＣＪｕｎｌｏｒａ
超疏水表面蒸汽及含不凝气蒸汽滴状冷凝传热实验分析
王四芳，兰忠，王爱丽，马学虎

超疏水性材料

超疏水性材料超疏水性材料是一种具有极强疏水性能的材料，其表面能够使水珠快速滚动并迅速脱离表面，同时也能有效地抵御水珠的附着和渗透。

这种材料在各个领域都有着广泛的应用，包括纺织、建筑、医疗和环境保护等方面。

在本文中，我们将探讨超疏水性材料的特性、制备方法以及应用前景。

超疏水性材料的特性主要体现在其表面的微观结构和化学成分上。

通常来说，超疏水性材料的表面会具有微纳米级的结构，这些微观结构能够使水珠无法在其表面停留，从而实现疏水效果。

此外，材料的化学成分也会影响其疏水性能，一些特殊的化学成分能够使材料表面形成疏水膜，从而实现超疏水性。

制备超疏水性材料的方法多种多样，常见的方法包括化学表面修饰、纳米结构构筑和表面涂层等。

化学表面修饰是通过改变材料表面的化学成分来实现疏水性能的提升，这种方法通常会采用化学溶液浸渍或气相沉积等技术。

纳米结构构筑则是通过在材料表面构筑微纳米级的结构来实现超疏水性，常见的方法包括溶液浸渍、模板法和电化学沉积等。

表面涂层是在材料表面涂覆一层特殊的疏水性材料，使其表面具有超疏水性能。

超疏水性材料在各个领域都有着广泛的应用前景。

在纺织领域，超疏水性材料可以用于制备防水、防污的功能性纺织品，如雨衣、户外服装等。

在建筑领域，超疏水性材料可以应用于建筑涂料、玻璃表面处理等方面，起到防水、防污的作用。

在医疗领域，超疏水性材料可以用于制备医疗器械表面，减少细菌附着，起到抗菌的作用。

在环境保护领域，超疏水性材料可以用于油水分离、污水处理等方面，起到净化环境的作用。

总的来说，超疏水性材料具有广阔的应用前景，其制备方法也在不断地得到改进和完善。

随着科技的不断发展，相信超疏水性材料在未来会有更加广泛的应用，为各个领域带来更多的创新和发展。

疏水和超疏水表面以及液滴的特性研究

疏水和超疏水表面以及液滴的特性研究疏水和超疏水表面自从被发现以来，一直引起学术界的广泛关注和研究。

它们与液滴特性密切相关，影响着我们生活和工业生产中的许多方面。

本文将重点论述疏水和超疏水表面的定义、特性和应用，以及液滴在它们上面的行为。

一、疏水和超疏水表面的定义和特性疏水和超疏水表面是一种能够使水珠在表面滑动或者迅速滚落的表面。

疏水表面的接触角通常大于90°，也就是说水珠在平面上的接触面积很小，而对于超疏水表面，接触角通常大于150°，水珠在表面上的接触点几乎为零。

这种特殊的性质与表面的微观结构密切相关。

疏水表面通常具有结构规则的微米和纳米级别的凹凸结构，如微柱、微球、微刺等，这些结构能够使水珠无法在表面上形成平坦的接触，从而流体分子与表面之间的结合力无法克服流体流动的惯性而发生滚落。

相比之下，超疏水表面则是由纳米级别的凸起结构组成，这些结构将水珠高度限制在表面上，水珠几乎无法与表面产生联系，形成飞滑状态。

二、疏水和超疏水表面的应用1. 自清洁和自清洁材料疏水表面具有自清洁性，能够使尘埃、污垢和其他不洁之物很容易地滑落，而无需用清洁剂清洗。

因此，能够应用于自清洁玻璃、自清洁建筑等领域。

超疏水表面应用于材料科学中的自清洁材料、防水材料等方面。

2. 液滴控制技术利用疏水和超疏水表面与液滴之间的作用力的差异，可以实现液滴的精准控制。

例如，疏水表面可用于液滴传输、液滴分离、液滴操纵和液滴切割等技术。

3. 防水和防腐蚀疏水材料可以用于制作防水和防潮的包装材料，它完全能够防止水分的侵入和破坏。

超疏水材料具有抗腐蚀性和耐用性，并可以作为抗污染、防腐蚀等领域中的重要材料应用。

三、液滴在疏水和超疏水表面的行为液滴在疏水和超疏水表面上的行为可以描述为以下几种。

1. 附着行为：在一些不同结构的疏水和超疏水表面上，小液滴能够停留在表面上并完全不移动。

这种特点可以在制作液晶屏等控制液滴位置的技术中得到充分利用。

超疏水微通道传热机理

第４１卷第５期
刘征：超疏水微通道传热机理
４９
部的流场和温度场。如图４（ａ）可以看到凹槽内模拟的速度分布情况，在滑移速度的驱动下，内部存在着涡流，涡流对传热就具有一定的影响。为了进一步说明涡流对传热影响的机理，本文将凹槽内沿垂直与滑移速度方向截取若干个面，分别对这些面求出它们的传热系数，对比传热的效果。由图５（ａ）（ｂ）可知，当＝０时，也就是指凹槽中间的截面，传热系数最小。随着截面由＝０沿着轴正负两个方向移动，传热系数逐渐增加。根据图５（ａ）的速度分布和图５（ｂ）的温度分布，结合场协同强化传热原理，可以明显看出，当凹槽两侧部分空气层薄且速度与传热方向的夹角（小于９０。）小，
古ｈ＝ ÷ Ａ＋ ’ 古ｈ。
其中ｅ为气泡层厚度。
ｃ４
２．２计算结果与实验结果对比
根据计算的结果，凹槽内传热系数为：
（１０）
其中ｈ。为凹槽的传热系数，ｔ，为计算出凹槽壁面的温度，ｔ。为计算出凹槽的内部平均温度。
根据式（１Ｏ）计算出在不同滑移速度的情况下的传热系数，由图６所示，随着凹槽顶部滑移速度的增加，凹槽内的传热系数也是增加的。根据场协同强化传热原理¨ ，在施加一定
的热通量的条件下，滑移速度的增加使得凹槽内空气涡流强度的增加，凹槽的对流传热系数就会增加。
ｃｏｓＯ＝（ｅｏｓＯ＋１）一１（１２）

超疏水表面的制备及其性质研究

超疏水表面的制备及其性质研究随着科学技术的不断发展，科学家们不断探索新的物质制备方法，寻求更高的工程技术应用。

其中，超疏水表面是一种备受研究者们关注的材料，因为其具有很多特殊的性质，能够广泛应用于各种领域。

一、超疏水表面的定义和意义超疏水表面是指一种表面能够使水分距离其迅速溢出的表面。

当水滴落到这种表面上，其表面张力 /黏附能会使得水珠变得特别小，此时，水滴向外的接触角会达到90度以上，这种表面常用作自洁、排水和防污染等方面。

超疏水表面深受生活中的应用广泛赞誉。

在医学领域，为潜在药物材料提供了广泛的应用；在环境领域，用于水污染的处理；在汽车钣金表面，能够有效避免大气污染和噪音的影响；在纺织工业，能够有效增强织物的防水能力，降低腐蚀性化学品的接触。

二、制备超疏水表面的方法制备超疏水表面需要确定一组特殊的化学菜单，以及实现多层分层 (从毛细多层表面) 来避免暴露到表面。

此外，为了让疏水能力记录相对优美和准确，制造者们还需要准确地把控材料的流量和温度，使其能够在其他物质表面中崩溃。

1、化学沉积法化学沉积法制备超疏水表面是一种比较常见的方法。

该方法是通过化学沉积挥发性和锐化的溶液，将纳米颗粒分散在表面上，从而形成疏水表面。

同时，与表面增强感受中使用的铜镀法类似，制造者们还可以使用皮质碳纤维进行疏水表面制备。

2、电极沉积法相对于化学沉积法，电极沉积法的制备方法更加复杂。

制造者将钼或铜通过电子感应、蒸降和金属复合的方式，放置于硅基材料上。

在这种复合过程中，制造者需要精确地控制复合过程中的电压和湿度，这样才能有效确保超疏水表面的品质。

三、超疏水表面的性质研究超疏水表面基本特性已经被科学家们深入研究。

如果要进一步研究这个表面的特性，就需要从表面能量、防污性、稳定性、抗磨耗性、生物适应性和环境友好性等方面进行深入考虑。

1、表面能量疏水性由表面能的值密切关系密切。

因此，测定超疏水表面的表面能称为评估其疏水性能的重要前提。

超疏水表面微通道内水的流动特性

Ｆｌｗｈａａｔｒｓｉｓｏｔｒｉｉｒｃｎｅｏｃｒｃｅｉｔｃｆｗａｅｎｍｃｏｈａｎｌｗｉｈｓｐｅ — ｙｒｐｈｂｃｓｒａｅｔｕｒｈｄｏｏｉｕｆｃ
ＨＵＯｕｉＳｂｎ，ＹＵｉｉ，Ｌｎｅｇ，ＬＵＹｕＳＺｈｊａＩＹａｆｎＩｎ，ＵＮａｇｕ，ＳＸｉｎｙＯＮＧｈｎｅｇＳａｐｎ
超疏水表面微通道内水的流动特性
霍素斌，于志家，李艳峰，刘芸，孙相或，宋善鹏
（连理工大学化工学院，辽宁大连１６１）大１０２
摘要：在铝制微通道内壁上制造出超疏水表面，水滴在其表面上的接触角达到１３。对水在内径同为０６５。．０ｍｍ的超疏水微通道和超亲水微通道中流动的压降进行实验测定与对比，得出水在超疏水微通道内的流动阻力降有明显降低，降低的最大值可达２。研究了水在超疏水微通道内的流动特性，发现水由层流向湍流转变发生在５Ｒｙｏｄ数为２０ｅｎｌｓ５０左右，且在层流范围内ｆＲｅ值基本保持不变。通过计算得出了不同流量下水在超疏水表面微通道壁面处的滑移速度和滑移长度，结果显示滑移速度和滑移长度均随流量的增大而增大。关键词：超疏水；微通道；阻力降；转变；滑移速度；滑移长度中图分类号：０３１５文献标识码：Ａ文章编号：０３ — １５（０７１ —２２ — ０４８１７２０）１７１６

超疏水表面微结构对其疏水性能的影响及应用

超疏水表面微结构对其疏水性能的影响及应用一、本文概述超疏水表面，也称为超防水表面或荷叶效应表面，是指具有极高水接触角和低滑动角的固体表面。

这种特殊的表面性质使水滴在其上几乎无法附着，即使附着也能轻易滚落，因此具有自清洁、防腐蚀、防结冰、防雾等独特功能。

超疏水表面的这些特性在材料科学、物理学、化学、生物学、机械工程、航空航天、建筑等领域具有广泛的应用前景。

超疏水表面的特性主要来源于其独特的微结构，这些微结构可以在微米甚至纳米尺度上影响水滴与固体表面的接触行为。

因此，研究超疏水表面微结构对其疏水性能的影响，对于理解超疏水表面的作用机制、优化超疏水表面的制备工艺、拓展超疏水表面的应用领域具有重要的理论价值和实际意义。

本文旨在全面系统地探讨超疏水表面微结构对其疏水性能的影响，包括微结构的类型、尺寸、分布等因素对超疏水性能的影响机制。

本文还将介绍超疏水表面的制备方法、应用领域以及存在的挑战和未来的发展方向。

通过本文的研究，我们期望能够为超疏水表面的进一步研究和应用提供有益的理论支持和实践指导。

二、超疏水表面微结构的基本原理超疏水表面，也称为超防水表面或荷叶效应表面，是一种具有特殊微纳米结构的表面，其水接触角大于150°，滚动角小于10°。

这种表面具有优异的防水性能，水珠在其表面难以停留，极易滚动脱落。

超疏水表面的微结构原理主要基于两个方面：表面粗糙度和表面化学组成。

表面粗糙度对超疏水性能的影响至关重要。

通过构建微纳米尺度的粗糙结构，可以大大增加固体表面的实际面积，从而在表面与水滴之间捕获更多的空气，形成稳定的空气垫。

这种空气垫的存在显著减少了固体表面与水滴的直接接触面积，降低了表面能，从而提高了表面的疏水性能。

表面化学组成也对超疏水性能产生重要影响。

通过引入低表面能的物质，如氟硅烷、长链烷烃等，可以降低固体表面的自由能，进一步提高其疏水性能。

这些低表面能物质可以在微纳米结构表面形成一层自组装单分子层，进一步减少水滴与固体表面的接触，增强超疏水效果。