● 摘要
伴随着能源危机的到来，人们逐渐意识到节约能源、提高能源利用率的重要性。而热能作为能源的一种重要形式，其热传递过程贯穿于生产和生活中的各个领域。随着社会的快速发展，各行业所需的热强度日益增多，对传热的要求也越来越高。为了满足高负荷高效率的传热需求，研究者们开始对固液间的强化传热技术进行深入研究。为了实现固液间传热效率的提高，他们致力于提高液滴的Leidenfrost温度。但如果想要充分理解液滴在高温表面的传热过程，只研究液滴的Leidenfrost温度是不够的，还需要对液滴的浸润转变行为进行深入研究。
基于此，我们开展了关于液滴浸润转变行为的研究，本研究以水滴作为工作液滴，分别研究了固体表面的浸润性和粗糙度以及纳米粒子对液滴浸润行为转变的影响。主要内容如下：
1) 以水滴为工作液滴，在亲/疏水的光滑硅、硅微米柱、硅纳米线、硅微米柱-纳米线复合表面，分别研究了液滴下落到高温表面的行为，通过记录液滴的最大接触面积 (MCA)，最大蒸发面积 (MEA)以及浸润转变温度 (Ttrans)来表征其浸润状态的转变过程。实验结果表明，在亲/疏水表面，液滴的MCA和MEA都是随温度的升高不断减小，当MEA减为0时，便达到了Ttrans；亲水表面的微米和纳米结构都有助于增大液滴的MEA和Ttrans，而且纳米结构增大的效果更为显著；疏水表面的微米和纳米结构都有助于液滴Ttrans的降低。
2) 为了研究传热介质对液滴浸润转变行为的影响，通过在水中引入了SiO2纳米粒子，探讨了不同浓度的纳米流体对液滴Leidenfrost温度的影响。结果表明，液滴在亲水的高温表面，Leidenfrost温度随纳米粒子浓度的增大而升高，在疏水的高温表面，Leidenfrost温度随浓度的增大而降低。对于同浓度的纳米流体液滴，其Leidenfrost温度在不同的结构表面也是不同的。
3) 为了研究纳米多孔结构对液滴浸润转变行为的影响，以水滴为工作液滴，研究了不同浸润性的单/双通多孔氧化铝模板为基底，研究了纳米多孔结构对液滴浸润转变行为的影响。实验表明，液滴在亲水的单通模板表面只能发生沸腾，而在疏水表面发生了弹跳。在亲水和疏水的双通模板表面均可观察到液滴的弹跳。