金屬基納米結(jié)構(gòu)的制備及其強(qiáng)化蒸發(fā)傳熱性能研究.pdf

1、液滴蒸發(fā)，作為傳熱的基本單元，被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)工藝過程中，如空間站熱控制系統(tǒng)、核反應(yīng)堆安全、渦輪機(jī)葉片冷卻、熱金屬鑄模表面冷卻、低溫?zé)岜美鋮s等，因而研究液滴在熱表面上的蒸發(fā)行為和傳熱機(jī)理具有重要的科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。液滴蒸發(fā)過程中會(huì)發(fā)生固-液之間的熱量傳遞，然而只有當(dāng)熱表面的溫度處于 Leidenfrost溫度以下時(shí)，液滴才能在接觸之后維持在接觸沸騰區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)熱量的有效傳遞。材料表面的高溫浸潤(rùn)性對(duì)Leidenfrost溫度有著

2、重要的影響，因此強(qiáng)化液滴蒸發(fā)的重要方法之一就是改善傳熱表面的高溫浸潤(rùn)性。材料表面的高溫浸潤(rùn)性主要受傳熱表面粗糙度和化學(xué)成分影響。
　　因此本論文以此為切入點(diǎn)，在金屬銅和鋁表面分別構(gòu)建具有強(qiáng)化蒸發(fā)傳熱功能的鎳納米錐和氧化鋁納米多孔結(jié)構(gòu)，研究水滴在其結(jié)構(gòu)表面上的高溫浸潤(rùn)行為以及納米結(jié)構(gòu)對(duì)高溫浸潤(rùn)行為的調(diào)控規(guī)律，并對(duì)該功能表面的傳熱能力進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)。該研究對(duì)于理解納米結(jié)構(gòu)與高溫浸潤(rùn)性及蒸發(fā)傳熱性能之間的構(gòu)效關(guān)系具有重要的意義，同時(shí)為開

3、發(fā)新型高效傳熱納米材料及器件奠定了基礎(chǔ)。
　　論文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)銅基鎳納米錐結(jié)構(gòu)的制備及其強(qiáng)化蒸發(fā)傳熱性能研究：利用電沉積的方法直接在銅片表面構(gòu)筑鎳納米錐結(jié)構(gòu)；通過改變電沉積反應(yīng)的條件實(shí)現(xiàn)了對(duì)鎳納米錐結(jié)構(gòu)的調(diào)控；通過測(cè)試水滴在銅基鎳納米錐結(jié)構(gòu)表面的Leidenfrost溫度和蒸發(fā)時(shí)間，研究單個(gè)水滴在銅基鎳納米錐結(jié)構(gòu)表面的高溫浸潤(rùn)行為和銅基鎳納米錐結(jié)構(gòu)表面的蒸發(fā)傳熱能力，得到具有最優(yōu)高溫浸潤(rùn)性和蒸發(fā)傳熱能力的穩(wěn)

4、定銅材；通過表面等離子體處理，改變銅基鎳納米錐表面的常溫浸潤(rùn)性，得到具有更優(yōu)高溫浸潤(rùn)性和蒸發(fā)傳熱能力的銅材。
　　(2)鋁基氧化鋁納米多孔結(jié)構(gòu)的制備及其強(qiáng)化蒸發(fā)傳熱性能研究：利用電化學(xué)工藝在鋁箔表面構(gòu)建氧化鋁納米多孔結(jié)構(gòu)，通過改變電化學(xué)反應(yīng)參數(shù)對(duì)氧化鋁納米多孔結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)行調(diào)控；通過研究單個(gè)水滴在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的鋁基氧化鋁納米多孔結(jié)構(gòu)表面的高溫浸潤(rùn)和蒸發(fā)行為，系統(tǒng)分析了金屬表面納米結(jié)構(gòu)對(duì)Leidenfrost溫度的調(diào)控及蒸發(fā)傳熱性能