超疏水低粘着铜表面制备及其防覆冰性能

用喷砂处理在铜片表面形成微米级丘陵状凹坑,再用表面氧化处理在铜片表面制备菊花花瓣状CuO纳米片.通过喷砂-表面氧化处理在铜片表面成功构建了微米-纳米复合结构,这种表面氟化后与水滴的接触角高达161°,滚动角低至1°,显示出优异的超疏水性和很低的粘着性.低温下,这种表面与水滴间的热量交换较小,水滴不易凝结,有效地提高了抗结霜性.抗结霜性良好的超疏水铜有望在热交换器或低温运行设备等领域获得应用,这种简便的超疏水铜表面的制备方法也给其它工程材料超疏水表面的工业化制备提供了一个思路.     

可控阵列微纳结构超疏水铜表面冰霜传质特性

金属表面粗糙结构及其润湿性对其露、霜、冰的相变及传质现象有重要影响.通过电火花微加工和化学氧化法,本文首先实现了铜片表面微米、纳米阵列结构的可控制备.针对条纹,方柱和四棱锥三种典型微米结构特征,对比研究了单级粗糙结构和二级复合结构超疏水表面的润湿性、结露、结霜、结冰及其融化过程.微纳复合结构可有效增强超疏水性,减少霜晶形核和生长速度,同时还能大幅度延缓结冰的时间,多次冷热循环处理后,表面仍能保持较好的防霜抗冰性能.通过经典形核理论,Brown凝并,一维传热及传质理论,综合分析了冰霜在这种表面的传质特性.     

喷砂-阳极氧化-氟化处理构筑铝合金超疏水表面

为研究复合法制备超疏水表面过程中主要工艺参数对表面形貌及超疏水性能的影响, 开发了一种喷砂-阳极氧化复合方法, 在铝合金表面构筑了微米-纳米二级结构, 经氟化处理后获得了超疏水特性. 结果表明, 喷砂处理在铝合金表面通过冲蚀的凹坑构筑出微米结构, 阳极氧化则在铝合金表面通过蜂窝状氧化膜构筑纳米结构. 但单纯构筑粗糙结构或单纯改变表面化学组成均不能在铝合金表面获得超疏水特性. 单纯的微米结构或纳米结构, 即使有低表面能聚合物修饰也不能获得超疏水特性. 只有微米-纳米二级结构和低表面能聚合物的协同作用, 才能有效构筑铝合金超疏水表面. 这种铝合金与水滴接触时, 形成的气阱可减小固体表面与水滴的接触面积, 降低表面与水滴间的热量交换, 从而减缓水分子的凝结, 提高铝合金的抗霜冻性. 同时, 气阱还可有效减缓海水的腐蚀, 提高铝合金的耐海水腐蚀性.     

可控阵列微纳结构超疏水铜表面冰霜传质特性

金属表面粗糙结构及其润湿性对其露、霜、冰的相变及传质现象有重要影响. 通过电火花微加工和化学氧化法,本文首先实现了铜片表面微米、纳米阵列结构的可控制备. 针对条纹,方柱和四棱锥三种典型微米结构特征,对比研究了单级粗糙结构和二级复合结构超疏水表面的润湿性、结露、结霜、结冰及其融化过程. 微纳复合结构可有效增强超疏水性,减少霜晶形核和生长速度,同时还能大幅度延缓结冰的时间,多次冷热循环处理后,表面仍能保持较好的防霜抗冰性能. 通过经典形核理论,Brown 凝并,一维传热及传质理论,综合分析了冰霜在这种表面的传质特性.     

包套材料尺寸对MgB2超导线材性能的影响

采用原位粉末套管法(in-situ PIT)制备了MgB2/Fe线材.前驱粉末按照Mg:B=1.1:2的比例将Mg粉和B粉混合研磨,装入外径和内径分别为14×8mm、10×7mm和6×4mm的低碳钢管中,均拉拔至Φ1.18mm,然后800℃保温10min.通过扫描电子显微镜(SEM)和综合物性测试系统(PPMS)分析了样品的微观结构和超导电性.结果表明,MgB2超导线材粉芯填充因子主要由原始包套材料尺寸所决定,且在线材减径过程中变化微弱;微观结构显示,随着包套材料外径增加,芯部孔隙率减小,有效导电面积增加;同时,包套材料尺寸对线材临界电流也有影响,原始外径增大可提高临界电流密度.     

Numerical modeling of condensate droplet on superhydrophobic nanoarrays using the lattice Boltzmann method

In the present study,the process of droplet condensation on superhydrophobic nanoarrays is simulated using a multicomponent multi-phase lattice Boltzmann model.The results indicate that three typical nucleation modes of condensate droplets are produced by changing the geometrical parameters of nanoarrays.Droplets nucleated at the top(top-nucleation mode),or in the upside interpillar space of nanoarrays(side-nucleation mode),generate the non-wetting Cassie state,whereas the ones nucleated at the bottom corners between the nanoarrays(bottom-nucleation mode) present the wetting Wenzel state.Time evolutions of droplet pressures at the upside and downside of the liquid phase are analyzed to understand the wetting behaviors of the droplets condensed from different nucleation modes.The phenomena of droplet condensation on nanoarrays patterned with different hydrophilic and hydrophobic regions are simulated,indicating that the nucleation mode of condensate droplets can also be manipulated by modifying the local intrinsic wettability of nanoarray surface.The simulation results are compared well with the experimental observations reported in the literature.     

透明超疏水纳米阵列的构建及露滴自弹跳特性

利用溶胶-凝胶技术制备氧化锌晶种层,再通过化学氧化法在FTO玻璃表面制备了高度垂直取向的氧化锌纳米棒阵列.研究了晶种溶胶浓度和液相化学生长时间对阵列纳米结构形貌的影响规律和作用机理,并进一步分析了表面润湿性和透明性的变化情况.通过氧化锌纳米棒阵列的可控构建,获得了平均透光率可达95%的透明超疏水表面.密集生长的纳米阵列使得该表面在稳态结露条件下,直径约10μm的小尺度球状露滴合并后易发生自驱弹跳,脱附率高,露滴数量密度、覆盖率和平均直径均能保持在恒定范围,显示出优异的抗结露特性.