冷凝对于发电、集水和冷却系统等应用至关重要。然而,当表面温度远低于周围蒸汽时,传统表面在过冷度较高时性能会下降。这会导致水淹和传热减少
为了应对这一长期挑战,国立台湾大学和国立中兴大学的研究人员开发了一种新型三维(3D)混合表面,即使在高度过冷的情况下,也能显著提高冷凝性能并避免洪水。该论文发表在《小结构》上
新表面以结构化图案集成了短疏水纳米线和亲水微通道。这种组合有助于有效地引导水滴离开表面,防止通常阻碍传热的水积聚
与以前的设计不同,这种表面既能承受滴状冷凝以实现高传热,又能在狭窄区域内控制薄膜状冷凝以引导排水,从而在宽温度范围内实现稳定的性能
实验结果表明,具有最窄微通道的表面(命名为N100)达到了最佳性能。它在比传统亲水表面高16K-216%的过冷度下保持了38.3kW/m2·K的稳定和高的传热系数
在N100表面上,大水滴通过沿微通道的滑动运动被有效地去除,因为封闭的薄膜有助于减少粘附并促进水滴离开
这项创新为改善热交换器、空调和海水淡化装置等实际应用中的冷凝提供了一种强大的解决方案。其在不同温度范围内的稳定性和性能代表了传热材料向前迈出的重要一步
“这项研究表明,智能表面工程可以克服当前材料的局限性,提高现实世界系统的能源效率,”陆明昌教授说Provided by National Taiwan University
2025-05-13
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