用于极端跳跃滴状冷凝性能的薄层稳健可喷涂碳纳米纤维复合涂层
材料科学
2022-01-04 v1
摘要
水在金属表面的冷凝对多种能量转换过程至关重要。提高冷凝传热效率通常需要表面织构化与疏水性，通常通过涂层实现，以维持滴状冷凝。然而，此类表面处理面临涂层热阻极小、涂层耐久性增强和可扩展制备之间的冲突挑战。在此，我们提出一种薄（~2 μm）聚四氟乙烯-碳纳米纤维纳米复合涂层，它满足了这些挑战，并在极高要求的冷凝条件下长时间维持合并诱导的跳跃液滴冷凝。通过沉积亚微米厚铝底漆层改善基底附着力，从而实现涂层耐久性。聚四氟乙烯基体中的碳纳米纤维提高了涂层热导率，并促进自发表面纳米织构化，以实现冷凝微液滴的超疏水性。该涂层材料可通过直接喷涂沉积，确保了经济可扩展性和对广泛基底的适用性。我们所知的金属表面其他涂层均无法在111°C、表面流速~3 m s⁻¹的蒸汽剪切下维持跳跃滴状冷凝10小时，并在额外50小时内维持滴状冷凝。与常规膜状冷凝相比，冷凝传热系数提升高达~900%。
引用
@article{arxiv.2010.02201,
title = {Sprayable Thin and Robust Carbon Nanofiber Composite Coating for Extreme Jumping Dropwise Condensation Performance},
author = {Matteo Donati and Cheuk Wing Edmond Lam and Athanasios Milionis and Chander Shekhar Sharma and Abinash Tripathy and Armend Zendeli and Dimos Poulikakos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.02201},
year = {2022}
}