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铝基超疏水表面抗结霜结冰特性研究

周艳艳  
【摘要】: 本文采用化学刻蚀法,在铝基的表面构建了纳米-微米混合的粗糙结构,化学刻蚀后的粗糙表面经过氟硅烷(FAS)修饰,形成了接触角大于161°的超疏水表面。扫描电镜表征结果显示,超疏水铝基表面上具有了由长方体状的凸台和凹坑构成的深浅相间的微纳米结构,这些微纳米结构相互连通形成凹凸不平的“迷宫”结构。另外通过改变刻蚀时间,制备了不同接触角的铝表面。 在过冷环境中,利用加湿器提供的小液滴进行了铝表面的结霜实验。通过不同温度不同时间下超疏水铝表面、疏水铝表面和普通铝表面的结霜量对比,考察了超疏水铝表面的抑制结霜效果,对超疏水铝表面的实际结霜情况进行了初步的分析。另外,通过实验考察了接触角对铝表面结霜的影响,结果表明,接触角越大的表面结霜量越少。 本文还研究了超疏水铝表面对于结冰的影响。在过冷环境中,通过不同温度不同时间下超疏水铝表面、疏水铝表面和普通铝表面的结冰量对比,以及不同接触角下铝表面结冰量的对比,考察了超疏水铝表面对于结冰的抑制作用。结果表明,超疏水铝表面的结冰量最少,随着时间的延长或是温度的降低,超疏水铝表面结冰量的增加速度也最为缓慢;同时接触角越大,结冰量越少。另外,通过实验考察了滴水高度对超疏水铝表面结冰量的影响,实验结果表明,在温度不是很低时,通过增加滴水高度,会使表面受到的冲击力增大,从而使铝表面的结冰量增多;但是随着温度的降低,铝表面会在更低的高度下便开始结冰。


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