面向薄膜沸腾传热的仿生拓扑表面毛细传输研究

为提高表面结构毛细极限,强化毛细供液薄膜沸腾传热性能,通过纳秒脉冲激光加工的熔凝和相爆炸效应在金属钛表面加工出具有微颗粒结构的微沟槽阵列,并采用基于敞式微沟槽流阻模型修正的毛细传输特性系数进行毛细传输能力表征。研究结果表明,纳秒脉冲激光加工的微颗粒结构显著提高了微沟槽超亲液性和工质毛细传输能力;毛细传输特性系数随微沟槽宽度减小而增大,且在沟槽底部加工次级微沟槽可获得仿红瓶子草绒毛的跨尺度超亲液分层微沟槽阵列,形成独特分层毛细传输模式,进一步提高毛细极限。

非晶合金表面极端润湿性的研究进展

随着近代仿生学的不断发展,极端润湿性界面材料作为一种新型功能材料,已成为材料科学研究领域的热点之一。非晶合金由于具有较低的表面(自由)能以及在过冷液相区的超塑性,成为了制备功能性表界面的理想材料之一,尤其是超疏液表面的理想材料。利用Young′s、Wenzel、Cassie-Baxter三种不同的润湿模型,对非晶合金表面润湿行为进行了系统的讨论,分析了表面微纳结构对超疏液和超亲液非晶合金表面的影响规律。表面微纳结构的构筑会很大程度地改变固体表面润湿性。表面微纳结构在几何尺寸增大初期,液体与表面之间存储的气体越来越多,直接表现为接触角增大;几何尺寸继续增大,使得液体与粗糙表面直接接触,导致接触角减小。同时,论述了非晶合金表面能和液体表面张力对润湿性的影响。固体表面能越大,液体在表面的接触角越小;而对于液体,其表面张力越大,在固体表面的接触角越大。指出了当前极端润湿性非晶合金表面在制备工艺、耐久性等方面存在的问题和研究难点。最后,展望了非晶合金极端润湿性表面的未来发展趋势和应用前景。