微纳结构对硅基超疏水表面冷凝特性的影响

作者：董健; 董鹤; 龙芝剑; 郭有海; 叶森斌

来源：表面技术, 2019, 48(09): 104-112.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.09.010

• 微纳二级结构
• 超疏水
• 硅表面
• 冷凝液滴
• 自迁移
• 集水效率

目的研究微米结构中心距对微纳二级结构超疏水硅表面热交换效率的影响。方法首先采用湿法腐蚀在硅表面构建中心距分别为22、24、26、28、30μm的微米四棱台结构,然后采用溶胶-凝胶法在表面涂覆疏水的纳米二氧化硅颗粒,获得微纳二级结构超疏水表面。通过表面接触角测量仪分析表面的湿润性,通过扫描电镜观察表面的微观形貌特征,使用光学显微镜观察冷凝小液滴自迁移现象,使用电子天平称量表面的冷凝集水质量。结果当纳米结构相同时,随着微米结构中心距的增加,液滴静态接触角减小,冷凝小液滴的自迁移频率变慢,相同时间段内,平均集水效率下降。当相对湿度大于90%时,会出现表面"淹没"现象。微纳二级结构超疏水硅表面(微米结构间距22μm)的集水效率是单独微米结构硅表面的1.38倍、单独纳米结构疏水表面的1.27倍、疏水硅光片表面的1.75倍、光二氧化硅亲水表面的3.6倍。结论当纳米结构相同时,在一定范围内适当减小微米结构的中心距,有助于增强微纳二级结构超疏水硅表面热交换效率。

• 单位
  浙江工业大学