據(jù)外媒報(bào)道，萊斯大學(xué)（Rice University）和愛丁堡大學(xué)（the University of Edinburgh）的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種創(chuàng)新、可擴(kuò)展的方法，用于創(chuàng)建形貌圖案化（topography-patterned）鋁表面，以增強(qiáng)液體傳輸性能，這對(duì)電子設(shè)備冷卻、自清潔技術(shù)和防冰系統(tǒng)應(yīng)用十分重要。該研究展示了如何利用經(jīng)濟(jì)高效的乙烯基掩蔽（vinyl masking）技術(shù)來產(chǎn)生具有高分辨率潤濕性對(duì)比度（wettability contrast）的表面，有助于改進(jìn)相變傳熱應(yīng)用。

（圖片來源：萊斯大學(xué)）

這種創(chuàng)新技術(shù)利用刀片切割乙烯基掩蔽材料和市售漆樹脂，結(jié)合可擴(kuò)展物理和化學(xué)表面處理，以創(chuàng)建圖案化鋁表面。這些表面表現(xiàn)出明顯的潤濕性對(duì)比度，可以明顯改善冷凝過程中的液滴脫落。這些圖案的特征尺寸小至1.5毫米，可根據(jù)處理方式提供一系列潤濕性行為，從超疏水到親水。

萊斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)助理教授Daniel J. Preston表示：“這種方法代表了定制表面工程的重要一步。通過精確控制表面潤濕性和熱性能，我們將為可擴(kuò)展制造先進(jìn)傳熱表面打開新的大門。”

（圖片來源：萊斯大學(xué)）

該研究采用多步驟方法來開發(fā)和分析圖案化鋁表面。首先將乙烯基掩模（Vinyl masks）應(yīng)用于拋光鋁基板，然后進(jìn)行兩步蝕刻工藝，以創(chuàng)建微紋理和納米紋理區(qū)域。然后，該團(tuán)隊(duì)使用先進(jìn)的成像技術(shù)來表征這些圖案的分辨率和潤濕性。通過冷凝可視化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的性能評(píng)估表明，與均質(zhì)表面相比，圖案化表面上的液滴脫落增強(qiáng)。此外，使用紅外熱成像的熱發(fā)射率映射揭示，光滑區(qū)域和紋理區(qū)域之間的發(fā)射率存在明顯差異，從而突顯這些表面在先進(jìn)熱管理應(yīng)用方面的潛力。

萊斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)助理教授Geoff Wehmeyer表示：“鋁具有高導(dǎo)電性、低密度和低成本，因此廣泛用于熱交換器等熱管理設(shè)備。這種方法通過集成具有成本效益和可擴(kuò)展性的表面圖案，為其功能增加新的維度，從而使工程師能夠微調(diào)冷凝傳熱。這項(xiàng)工作匯集了愛丁堡大學(xué)和萊斯大學(xué)的專業(yè)知識(shí)，以開發(fā)和表征這些先進(jìn)的表面。”

（圖片來源：萊斯大學(xué)）

這些發(fā)現(xiàn)對(duì)那些依賴于在日常技術(shù)中應(yīng)用的相變傳熱的行業(yè)具有重要意義。在電子設(shè)備冷卻方面，增強(qiáng)液滴脫落可以減少與冷凝期間大液滴相關(guān)的熱阻，這可以為數(shù)據(jù)中心服務(wù)器或其他依賴有效散熱來防止過熱的電子設(shè)備提供新的冷卻策略。定制熱發(fā)射率模式可以優(yōu)化高溫環(huán)境中的散熱，從而使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和航空航天部件等系統(tǒng)受益。此外，超疏水區(qū)域可以加速除水，防止關(guān)鍵表面（飛機(jī)機(jī)翼、風(fēng)力渦輪機(jī)和電線等）在冰凍條件下形成冰。對(duì)于人們每天使用和依賴的技術(shù)，這些進(jìn)展提供了實(shí)用的解決方案，以提高其性能和可靠性。

Preston表示：“類似光刻這樣的傳統(tǒng)方法通常昂貴，而且僅限于小區(qū)域。這種技術(shù)使用負(fù)擔(dān)得起的易用材料，可以在更大的表面上創(chuàng)建復(fù)雜的圖案，這使其適合工業(yè)應(yīng)用，并成為設(shè)計(jì)下一代冷凝器和熱交換器的有前景技術(shù)。”