マルチスケール添加的に製造された滑らかな表面上の低表面張りの液体の高性能の垂直凝縮を維持する

科学分野:

• 材料科学と工学 材料科学と工学とは
• 表面科学とは,地表科学である.
• 熱移転による熱移転

背景:

• 産業用アプリケーションで安定した滴水凝縮 (DWC) を達成することは,湿気状態の移行 (洪水) と材料の劣化により,持続的な課題となっています.
• 滑りやすい潤滑剤注入表面 (SLIPS) は,様々な流体によるDWCの有望性を示していますが,基質の粗さ形態学の影響は未熟のままです.
• 既存の研究は,多くの場合,潤滑剤化学に焦点を当てており,DWCの安定性を維持する上で表面構造の重要な役割を無視しています.

研究 の 目的:

• マルチスケール・マイクロ・ナノ・ラフネスの浸水防止性能とアディティブ・マニュファクチュアード (AM) のダイナミック・ウェタビリティに対する影響を調査する.
• 毛細血管力を探査し,異なる構造のAM SLIPSの濡れやすさを比較するために,新しい改変されたウィルヘルミープレートセットアップを開発し,使用します.
• 低表面張力流体の一滴凝縮のための階層構造のSLIPSの長期的な安定性と熱伝達効率を評価する.

主な方法:

• AlSi10Mgアルミニウム合金による添加製造 (AM) によって,多層の粗さを持つ表面を作成します.
• エンジニアリングによる粗さを利用した滑らかな潤滑剤注入された表面 (SLIPS) の製造.
• ダイナミックウェタビリティと毛細血管力を測定するために,修正されたウィルヘルミープレートセットアップを使用します.
• エタノール蒸気による高次冷却条件下での長期滴水凝縮試験の実施.

主要な成果:

• 2階層の階層構造のSLIPSは,エタノールDWCのダイナミック濡れ安定性と防水性能を大幅に向上させました.
• 階層的なSLIPSは,高熱伝達係数 (70007300 W/m2·K) を維持し,フィルム状凝縮 (FWC) の約280%.
• 100時間の連続的な高次冷却操作の後,迅速に故障する単層の表面とは異なり,重要な劣化は見られなかった.

結論:

• マイクロ/ナノスケールの粗さ性は,防水性能を向上させ,長期的に安定した滴水凝縮を保証する重要な要因です.
• 階層的な表面構造は,耐久性の高いDWC,特に要求の厳しい運用条件下での低表面張力流体にとって不可欠です.
• この研究は,表面形態学を最適化することによって,堅牢で効率的なDWCシステムを設計するための重要なガイドラインを提供します.