多层次复合微纳结构表面影响过冷沸腾气泡行为的微距观测

摘要

通过真空钎焊的方法,将微结构的金属网与纳米尺寸的金属粉末结合,从而在过冷沸腾换热表面生成微纳米多层次复合结构。对比采用不同规格网格制备的表面与光滑表面的微观形貌特征,发现所采用处理工艺成功地在材料表面形成了凹状空穴、孔隙结构、类纳米柱体等不同尺度的三层次复合微纳米结构。与水的接触角测量显示,复合结构表面在保持原表面亲水性的同时,在一定程度上降低了对水的浸润性。进一步通过微距摄影观测表明,复合结构表面气泡生成密度均大幅度高于光滑表面,较细的网格尺度更显著,但小于120μm后增加不明显。分析发现,复合表面会诱导复杂的流动不稳定性,在增加汽化核心的同时也有效地避免了过早形成气膜,对提高临界热流密度有利。上述研究结果可为设计更先进的相变换热表面提供参考。