冷凝微滴自驅離納米仿生界面近年來已經引起科學界和產業界的高度關注，因為這種新型傳熱傳質界面可用于設計開發高性能相變基熱控器件以滿足電子器件日益增長的散熱需求、研制更節能環保的熱泵/空調散熱器以及開發其它新型的節能熱控系統。眾所周知，滴狀冷凝相比膜狀冷凝是一種更為有效的能量輸運方式，離散的冷凝液滴相比連續液膜不僅具有較低的熱阻，而且能夠釋放更多表面位點用于更多頻次的成核-生長-融合-驅離及更有效的相變傳熱。然而，冷凝液滴在普通光滑金屬表面上界面黏附較高，必須長到毫米尺度才能在重力作用下滑離，這就導致其本身熱阻仍然過高、更新頻率及駐留密度過低。原理上，金屬表面原位構筑新型冷凝微滴自驅離納米仿生功能膜可實現滴狀冷凝傳熱系數的大幅度提升。不同于傳統重力驅離的滴狀冷凝模式，冷凝微滴自驅離模式是通過自身融合釋放的過剩表面能來實現驅動的，無需重力、蒸汽剪切力等任何外力的輔助。然而，如何在實驗上獲得這種新型高效滴狀冷凝傳熱納米界面并揭示其潛在的結構性能關系仍然是一項挑戰，迄今研究極少。

     最近，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員高雪峰團隊在銅基高效滴狀冷凝傳熱納米界面研究中取得新進展。他們首先利用電化學沉積法在銅材表面原位構筑超薄鎳納米錐，經低表面能化學修飾后其表面展現出非凡的小尺度冷凝微液自驅離更新和高密度核化性能；初步熱學表征已證實：這種納米結構可實現銅基表面滴狀冷凝傳熱系數提升89%。相關工作已發表在美國化學會《應用材料界面》雜志上（ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 11719?11723）。此外，他們還提出了在銅材表面通過原位構筑簇狀棱槽納米針以實現滴狀冷凝傳熱系數大幅度提升的策略。他們利用高分辨環境掃描電子顯微鏡及高速高分辨光學成像儀深入研究了冷凝液滴與納米界面的相互作用并結合理論分析發現：這種微觀三維粗糙的簇狀棱槽納米針不僅能夠實現冷凝微滴的高密度核化，而且可以通過“自輸運-自膨脹”或“單一自膨脹”的生長模式使不同微區限域生長的冷凝液形成球狀懸浮微滴，這些微滴隨后通過相互融合釋放的過剩表面能可實現自彈離。初步的熱學測試表明：這種納米材料表面的滴狀冷凝傳熱系數相比光滑銅材可提升至少125%。原理上，任何具有微觀三維粗糙度以及極低固-液界面黏附的納米結構都有望用于金屬表面實現滴狀冷凝傳熱效率的大幅度提升。這些發現將有助于設計開發高效傳熱傳質納米界面材料與熱控器件。相關工作已發表在美國化學會《應用材料界面》雜志上（ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7,10660?10665）。

     該工作得到了科技部國家重大研究計劃、中科院重點部署項目、國家自然科學基金以及蘇州納米所所長基金的大力資助。

責任編輯：王元

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