[发明专利]一种强化滴状冷凝传热的微乳突-纳米线联合超疏水结构及其大面积制备工艺

权利要求书

1.一种强化滴状冷凝传热的微乳突-纳米线联合超疏水结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)该结构由微米乳突与纳米线联合组成，其中纳米线覆盖于微米乳突之上，微米乳突结构为倒保龄球瓶形状，顶部的曲率半径为1～20μm；

(2)采用电化学沉积技术在导电基底沉积微结构层，并通过调控电解液的温度、配比、电沉积电流密度和时间控制电沉积层表面微结构的尺寸，来获得具有微米级乳突状结构的表面，其中电解液为CuSO₄与H₂SO₄混合溶液；

(3)采用KOH与K₂SO₄的混合溶液对步骤(2)获得的微米级乳突状结构进行氧化刻蚀，刻蚀完成首先用去离子水清洗，然后放入烘箱中烘干，在微米级乳突状结构表面得到氧化铜纳米线；

(4)将步骤(3)制作的微乳突-纳米线联合结构经氟硅烷-乙醇溶液浸泡或化学气象沉积低表面能分子层，获得超疏水性。

2.根据权利要求1所述的强化滴状冷凝传热的微乳突-纳米线联合超疏水结构及其大面积制备工艺，其特征在于：步骤(1)中，微米乳突的高度为5～50μm，微米乳突之间的间隙为1～20μm，每个微米乳突底部的直径范围为1～20μm。

3.根据权利要求1所述的强化滴状冷凝传热的微乳突-纳米线联合超疏水结构及其大面积制备工艺，其特征在于：步骤(2)中，CuSO₄与H₂SO₄混合溶液中，CuSO₄浓度为0.5～3.0mol/L，H₂SO₄浓度为0.5～5.0mol/L。

4.根据权利要求1所述的强化滴状冷凝传热的微乳突-纳米线联合超疏水结构的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，电解液温度为10～70℃，电流密度为1～100A/dm²，电极间隙为0.2～20.0mm，电沉积的时间为3～9min。

5.根据权利要求1所述的强化滴状冷凝传热的微乳突-纳米线联合超疏水结构的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，KOH浓度为2.0～4.0mol/L，K₂SO₄浓度为0.01～1.00mol/L，KOH与K₂SO₄混合溶液的温度为55～85℃。

6.根据权利要求1所述的强化滴状冷凝传热的微乳突-纳米线联合超疏水结构的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，刻蚀时间为30～50min；烘干条件为200℃烘箱中烘干1小时。

7.采用权利要求1-6任一项所述方法制备的强化滴状冷凝传热的微乳突-纳米线联合超疏水结构。

8.根据权利要求7所述的强化滴状冷凝传热的微乳突-纳米线联合超疏水结构，其特征在于：微米级乳突状结构之间存在大量空隙，能够有效地保护空隙内的纳米结构，防止被外部的机械摩擦所磨损，从而增强超疏水结构的机械鲁棒性。

9.根据权利要求7所述的强化滴状冷凝传热的微乳突-纳米线联合超疏水结构，其特征在于：微米级乳突状结构之间存在大量沟槽，能够在冷凝过程中将微沟槽中长大的冷凝液滴挤压出沟槽，并通过吸收、合并以及合并诱导弹跳等形式使得冷凝液脱离冷凝表面，从而增强滴状冷凝的时效性，其滴状冷凝的持续时间可以长达10小时及其以上，10小时后对其进行100～200摄氏度的烘干处理，烘干的时间为10～60分钟，烘干后可以恢复其滴状冷凝特性。

10.根据权利要求7所述的强化滴状冷凝传热的微乳突-纳米线联合超疏水结构，其特征在于：微米级乳突状结构之能够强化滴状冷凝传热，在表面过冷度为0.1～0.5摄氏度时，其冷凝传热系数相对于纯铜可以提高500～600％。