可控阵列微纳结构超疏水铜表面冰霜传质特性.pdf

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1、物理化学学~E(WuliHuaxueXuebao11970Acta博．一Chim．Sin．2014，30(10)，1970—1978October[Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201408045w、^r、V．whxb．pku．edu．cn可控阵列微纳结构超疏水铜表面冰霜传质特性张友法吴洁’余新泉’梁彩华吴俊。(东南大学材料科学与工程学院，江苏省先进金属材料高技术研究重点试验室，南京211l89；东南大学z％源-与环境学院，南京210096；东南大学电子科学与工程学院，南京210096)摘要：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

2、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．关键词：阵列结构；超疏水；抗结冰；传质中图分类号：0647FrostandIceTransportonSuperhydrophobicCopper

3、SurfaceswithPatternedMicro．．andNano．．StructuresZHANGYou—Fa，WUJie’YUXin—Quan’LIANGCai—HuaWUJun。(JiangsuKeyLaboratoryofAdvancedMetallicMaterials，SchoolofMaterialsScienceandEngineering,SoutheastUniversityNanjing211189,PR．China；。SchoolofEnergyandEnvironment,SoutheastUniversity,Nanjing210096,PR．Chi

4、na；DisplayR&Dcenter,SchoolofElectronicScienceandEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096，R．China、Abstract：Textureandwettabilityhaveanimportantinfluenceonfogging，frosting，andicingonametalsurface．Wefabricatedmicro·andnano—structurepatternsonacoppersurfacebywireelectdcaIdischargemachiningand

5、subsequentchemicaIoxidation．Bycontrollingthemanufacturingprocess，threetypesofmicrostructureweremachined：gratings，pillars，andpyramids．Wethenstudiedthewettingperformanceofthesuperhydrophobicsu—-aceswithone-tiertextureortwo—tiertextureandthecorrespondingtransportofwaterindiferentphasestatesinclud

6、ingfog．frostandicingandtheirmeltingprocesses．1．W0一tierroughnessonthecopperefectivelyimprovedthesuperhydrOph0bicityandretardedtheformationandgrowthoffrost．Moreimportantly,theseSUrfacesshowedalongdelayedicingtime，evenafterseveralheatingandcoolingcyclesdisplayinggoodresistancetofrostandicing．This

7、canbewellexplainedbyanunderstandingofclassicalnucleationtheo~，Browncoalescence，andone—dimensionalheatandmasstransport．KeyWords：Patternedstructure；Superhydrophobicity；Anti-icing；MasstranspoAationReceived：May19，2014；Revised：July22，20l4；Pu