Новый метод основан на использовании виниловой маскировки с лезвием и коммерческой лаковой смолы в комбинации с масштабируемыми физическими и химическими методами обработки поверхности. Разработанная техника позволяет создавать узорчатые алюминиевые поверхности с высоким разрешением контраста смачиваемости, что способствует улучшению теплопередачи с фазовым переходом.
Созданные поверхности демонстрируют значительные различия в смачивании, что заметно ускоряет осыпание капель во время конденсации. Размеры элементов рисунка составляют всего 1,5 мм, обеспечивая широкий диапазон смачивания — от супергидрофобных до гидрофильных свойств — в зависимости от применяемой обработки.
Дэниел Престон, доцент кафедры машиностроения в Университете Райса, и его коллеги разработали инновационную методику создания алюминиевых поверхностей с топографическими рисунками, которая значительно улучшает перенос жидкости и теплопередачу. Этот прорыв, описанный в статье, подготовленной совместно с Джеффом Вемейером, доцентом кафедры машиностроения в Университете Райса, и Даниэлем Орехоном из Эдинбургского университета, опубликован в журнале Langmuir.
«Эта методика представляет собой важный шаг вперед в специализированной инженерии поверхности», — подчеркнул Престон. «Точное управление смачиваемостью и тепловыми свойствами поверхности открывает новые возможности для массового производства передовых покрытий для теплопередачи».
Исследование включало несколько этапов разработки и анализа узорчатых алюминиевых поверхностей. Сначала на полированные алюминиевые подложки наносились виниловые маски, затем проводились два этапа травления, формирующие микро- и наноструктуры. Команда использовала передовые методы визуализации для характеристики разрешения узоров и их смачиваемых свойств. Эксперименты по визуализации конденсации продемонстрировали улучшение осыпания капель на структурированных поверхностях по сравнению с однородными. Инфракрасная термография показала существенные различия в излучательной способности между гладкими и текстурированными участками, подтверждая потенциал новой методики для терморегуляции.
«Алюминий широко применяется в теплообменниках благодаря своим отличным свойствам теплопроводности, легкости и доступности», — отметил Вемейер. «Наша методика добавляет новое измерение к его функциональности, позволяя инженерам точно контролировать процессы теплопередачи конденсации. Совместив опыт специалистов из Эдинбурга и Райса, мы смогли разработать и детально изучить эти передовые покрытия».
Результаты работы имеют огромное значение для отраслей, зависящих от теплопередачи с фазовым переходом, таких как охлаждение электроники, где улучшенное осыпание капель уменьшает тепловое сопротивление крупных капель, что полезно для охлаждения серверов и других электронных устройств. Оптимизация индивидуальных схем теплоизлучательной способности важна для высокотемпературных сред, таких как автомобильные двигатели и аэрокосмическая техника. Супергидрофобные участки ускоряют удаление воды, предотвращая образование льда на крыльях самолётов, ветровых турбинах и линиях электропередач, что повышает надёжность технологий.
«Фотолитографические методы обычно дорогостоящи и ограничиваются малыми площадями», — добавил Престон. «Наша технология использует доступные материалы для создания сложных рисунков на больших поверхностях, что делает её идеальной для промышленного применения и перспективной для разработки конденсаторов и теплообменников будущего».
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!