高换热系数疏水性石墨烯/铜镍合金材料制备及其性能研究

在工业级铜合金材料表面实现蒸汽滴状冷凝的表面处理技术是高效冷凝换热领域的迫切需求技术。本文采用等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)技术,以甲烷为碳源,氢气为还原气体,在工业级铜合金材料表面沉积石墨烯薄膜,沉积有石墨烯薄膜的铜合金表面表现为疏水特性,实现了蒸汽在其表面膜状冷凝向滴状冷凝的转变,测试表明沉积有石墨烯薄膜的铜合金管蒸汽冷凝换热性能有较大提升。通过调节沉积温度、等离子体功率、气体流量,本研究实现了对石墨烯薄膜层数和缺陷的可控制备。结果显示在铜合金表面得到了单层石墨烯、少层石墨烯(2~3层)和多层石墨烯,沉积的石墨烯缺陷越少则铜合金表面疏水性越强,对水的最大接触角达到128°,石墨烯对铜合金管外表面蒸汽冷凝换热系数能提升110%,总换热系数最高可提升26%,具有较好的应用前景。