超疏水鋁箔的可控制備及抗凝露抗結(jié)霜性能研究.pdf

1、鋁箔由于具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能而被廣泛應(yīng)用于換熱器以及各種電器中，然而水蒸汽在其表面冷凝所形成的露滴和霜晶會產(chǎn)生很高的熱阻，極大的降低換熱器的換熱效率，從而浪費(fèi)了巨大的能源。據(jù)報道具有特殊微納結(jié)構(gòu)的超疏水表面是抑制甚至消除凝露和結(jié)霜的一種有效方法。盡管目前已有大量的實(shí)驗(yàn)報道制備了具有超疏水性能的鋁表面，但是由于水仍可浸潤到鋁材表面微納結(jié)構(gòu)的間隙導(dǎo)致其并不具備抗凝露和抗結(jié)霜的性能。本文采用簡單廉價的一步變電壓電化學(xué)陽極氧化法，以磷酸為電

2、解液成功地在鋁材表面構(gòu)筑了氧化鋁納米孔與納米突起復(fù)合陣列結(jié)構(gòu)，研究表明該結(jié)構(gòu)經(jīng)低表面能物質(zhì)修飾后具有完美的超疏水性能，與水滴具有極低的粘附力，凝露過程中形成的水滴可迅速與表面脫離，并且可以大大推遲結(jié)霜的時間。具體研究內(nèi)容如下:
　　 1.鋁箔表面納米陣列結(jié)構(gòu)可控制備。采用一步變電壓電化學(xué)陽極氧化法在鋁箔表面構(gòu)筑氧化鋁納米孔與納米突起復(fù)合陣列結(jié)構(gòu)。通過研究反應(yīng)過程中各試驗(yàn)參數(shù)（預(yù)處理條件、電解液濃度、反應(yīng)起始電壓、電解液溫度、氧化

3、時間、電極之間距離和升壓速率）對樣品表面形貌和性能的影響，探討了鋁材表面納米復(fù)合陣列結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了鋁表面超疏水納米結(jié)構(gòu)的低成本、大面積可控制備。
　　 2.超疏水鋁箔抗凝露性能測試。經(jīng)低表面能物質(zhì)FAS修飾的氧化鋁納米孔與納米突起復(fù)合陣列結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定的非粘性超疏水性能，其靜態(tài)接觸角大于160°，滾動角接近于0°，粘附力在6μN(yùn)左右，在雨滴撞擊甚至更為苛刻的條件下仍能保持很好的穩(wěn)定性。在低溫高濕度的條件下，通過與普通鋁箔和

4、疏水鋁箔的抗凝露性能對比測試，發(fā)現(xiàn)該樣品表面形成的水滴在從表面彈離、滾落的過程中可帶走其他大量的水滴，使樣品表面保持干燥。
　　 3.超疏水鋁箔抗結(jié)冰抗結(jié)霜性能測試。模擬自然結(jié)冰/結(jié)霜條件分別采用普通鋁箔和疏水鋁箔、超疏水鋁箔進(jìn)行對比試驗(yàn)，結(jié)果表明:相同條件下，超疏水鋁箔表面結(jié)冰/結(jié)霜出現(xiàn)的最晚;增加外界擾動后，各表面的開始結(jié)冰的時間明顯提前。相同溫度相同結(jié)冰/結(jié)霜時間時，超疏水鋁箔表面的結(jié)冰/結(jié)霜量最少，說明超疏水表面有一定的