一 文献综述
1前言
超疏水现象很早就存在于自然中，如荷叶的出淤泥而不染，水黾可以在水面上自由移动。诸如此类的现象加深了人们对超疏水性的认识。随着科学技术的进步，人们逐渐了解制备仿生材料的重要意义，因此超疏水性逐渐进入科学家的视野。
超疏水材料具有优异的特性，在农业和工业方面有非常广阔的应用前景[1]：
- 自清洁。水滴在超疏水材料上的接触角大，滚动角小，因此只要表面稍微倾斜，表面的水珠就会滚落并且将轨迹上的灰尘粉尘清除，从而使表面保持干净。
- 防腐蚀。在潮湿环境中的金属表面易发生化学腐蚀，造成经济损失。通过覆盖超疏水涂层，能够使液滴尽快滑落表面，防止电化学腐蚀。
- 油水分离。传统油水分离方法分离效率低，易造成二次污染且不能分离出较小油滴。将具有超疏水性且超亲油性的材料被应用于油水分离中，可以提高对水或油的吸收能力，也可用于去污。
- 减阻。由于超疏水材料与液体的接触面积小，液体在其表面流动时受阻力小。因此超疏水材料可以用于液体的输送管道上，减小流动阻力和能量消耗。
- 防结冰。超疏水材料有很强的抗冰冻性，可延长结冰时间，使覆冰的粘附力下降。
根据传热学的定义，滴状冷凝具有高效的传热性能。但是目前工业所用的传热表面通常都是高表面能的金属材料，蒸汽以膜状凝结为主，传热效率低下。铜作为一种有色金属，被广泛应用于生产生活中。但铜在潮湿环境或与一些电解液接触时会发生化学腐蚀，使用范围受到限制。因此若将铜表面加工成超疏水表面，会广泛扩大其应用范围。随着材料科学技术的发展，固体表面结构和粗糙度可以在微纳米尺度进行控制。而在微纳结构的超疏水表面上进行高效的持续冷凝过程，要求冷凝产生的液滴能快速沿表面移动并带走正在表面上生长的液滴[2]，达到冷凝液滴快速去除的目的。本课题旨在利用不同的微纳米技术加工手段对铜表面进行加工，使该表面具有超疏水性，并观察液滴的冷凝与脱落过程，确定强化滴状冷凝传热的最佳参数。
2国内外研究现状
1997 年，德国波恩大学科学家 Neinhuis和 Barthlott 首次报道荷叶表面的微观结构及成分，揭示了荷叶表面的超疏水性与表面结构及成分之间的关系[3,4]。科学家们通过大量的实践，总结出制备超疏水表面的基本途径有两种[5]：一种是在低表面能的材料上加工出粗糙结构，实现表面的超疏水性；另一种是用低表面能材料来修饰粗糙表面，实现超疏水性。
在制备超疏水表面时，Liu[6]使用化学腐蚀法，将铜片浸泡在过氧化氢和盐酸的混合液中进行腐蚀，使铜片表面产生许多微纳米级的乳突组成二元结构，表面接触角达到170°，滚动角约2.8°。闫姝均等[7]采用棕榈酸-乙醇溶液为疏水剂，将铜基在0.03mol/L,20℃-22℃的室温条件下浸泡144小时，在纯铜试样表面上构筑了超疏水薄膜，形成100mu;m-200mu;m大小的草状棕榈酸铜微簇，接触角达到150°。
庞艺川等[8]采用湿法氧化制备的方法，分别以过硫酸钾、过硫酸铵及氨水为氧化剂，在铜表面制得纳米结构，再用十七氟癸基三乙氧基硅烷( FAS-17) 进一步氟化处理获得了差异化超疏水表面，并对不同纳米结构超疏水表面的耐水蒸气冷凝情况及微观机理进行了分析。马富民等[9]通过三氯化铁和铜的氧化还原反应，也在铜基材料构建粗糙的微纳结构，并将该表面放入月桂酸溶液中浸泡，得到接触角可达 161.6°的铜基材料表面。
