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铜材表面超疏水纳米膜构筑及抗凝露与滴状冷凝性能研究

曹树龙  
【摘要】:当常温水蒸气遇到基底时,即会发生冷凝,这就是凝露现象。凝露是一种常见的自然现象,它对植物的生长、生态的平衡具有重要的意义。然而,在日常生活与工业生产的许多方面,凝露又会带来一些危害。例如:金属工程材料的腐蚀、电子元件短路、增加换热器表面热阻,降低换热效率等。因此在这些领域抑制甚至消除凝露的形成具有重要的实用价值和意义。在本论文中,我们针对铜材开展了抗凝露性能研究,主要结果简述如下: (1)通过恒电流电化学沉积法,成功在铜片表面生长出氢氧化铜纳米针锥阵列结构,使用氟硅烷FAS-17修饰后获得非粘性超疏水性能。此制备方法简单易行,实验装置简单,制备时间短,制备成本低廉,能够大面积制备。 (2)通过反应过程中各实验参数(电沉积时间、电流密度、水浴温度、电解液浓度),讨论了实验过程中各实验参数对样品表面形貌的影响,从而达到对样品表面纳米结构参数的调控。 (3)系统研究了所制备的超疏水表面的抗凝露性能,相比普通疏水铜片,该超疏水表面具有更好的抗凝露性能。研究表明,由于冷凝液滴在这种纳米针阵列结构表面的气液固三相接触方式为点接触,极大地减小了冷凝液滴与样品表面的粘附力,使得液滴合并后释放的表面能能够克服粘附力,从而弹离样品表面。此外,在风力条件下,该超疏水表面的凝露液滴能够更容易离去,即具有更好的抗凝露效果。 以上结果表明,通过在铜材表面形成一层针锥状氢氧化铜阵列结构和疏水化处理,铜材表现出了理想的抗凝露性能,因此我们的工作有望解决实际应用中铜的腐蚀难题,同时还有望为其它材料的抗凝露性开发提供新思路。


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