超疏水表面上莱顿弗罗斯特现象的意外抑制缺失

莱顿弗罗斯特现象是指液滴在过热表面上方由其蒸气层托起而悬浮。对于水，人们认为超疏水表面会降低莱顿弗罗斯特点（$\it{T}$$_{\rm L}$）——即该现象发生的温度。蒸气膜阻碍换热器中的沸腾传热，从而损害能效与安全。因此，期望在不抑制 $\it{T}$$_{\rm L}$ 的情况下实现超疏水性。本文证明，由双倒钩柱（DRPs）组成的微织构超疏水表面上水的 $\it{T}$$_{\rm L}$ 可超过亲水甚至超亲水表面上的 $\it{T}$$_{\rm L}$。我们厘清了微织构、传热与表面化学对 $\it{T}$$_{\rm L}$ 的贡献，并揭示了如何在不抑制 $\it{T}$$_{\rm L}$ 的情况下实现超疏水性。例如，具有 DRPs 的二氧化硅表面在 200$^{\circ}$C 下对水滴的传热比涂覆全氟纳米颗粒的二氧化硅表面高约 300%。因此，超疏水表面可用于高能效热机械装置。