蓝冠官网《Q374919 》麦凯维工程机械工程师创造生物灵感蒸发技术

水滴接触到荷花叶子表面时，就会形成小珠子，然后滚动而去，沿途会收集灰尘颗粒。相比之下，玫瑰花瓣上的水滴也会形成珠子，蓝冠官网 但仍然固定在花瓣表面。圣路易斯华盛顿大学的一名机械工程师结合了这两种概念，找到了一种更有效的方法让液滴从表面蒸发。

助理教授帕特里夏·Weisensee麦凯维机械工程和材料科学的工程学院,最初计划建立一个模式都排斥液体的表面,类似于荷叶,或销滴,类似于玫瑰花瓣,期间影响润湿液滴的影响,比如在下雨。就像荷叶一样，当水冲击到具有排斥性或超疏水性的表面时，水滴很容易反弹，就像雨水打在经过处理的挡风玻璃上一样。在传热和蒸发中，蓝冠注册 由于水和表面之间的接触时间很短，这些超疏水表面效率非常低。相反，当液体与可湿润的亲水表面接触时，它会在表面上扩散，形成液体水坑，需要很长时间才能蒸发。Weisensee想要创造一个兼具排斥性和润湿性的表面，结合两种表面的优点:液滴在润湿表面上固定和蒸发，而不会淹没整个排斥性表面。然后，她观察了它们的行为，以了解更多关于蒸发作为高科技电子设备热管理的冷却方法。

她的研究成果于2019年12月20日在朗缪尔在线发表。

Weisensee和她的合著者,Wenliang气,访问在中国哈尔滨大学的博士生,和李Junhui麦凯维工程博士生在机械工程和材料科学,放置一个滴水激烈的水平表面上,他们设计了润湿和排斥的属性。利用光学和红外成像，他们研究了液滴的行为，包括它的大小和形状如何演变，以及它的温度、热传递和蒸发率。

“在水平表面上，一切都是美好的，对称的，并表现出我们预期的行为方式，”Weisensee说。“但我们决定在垂直表面上放一个液滴，我们看到了非常不同的行为。”

该团队创造了一个表面，蓝冠 在超疏水表面的中心有一个轻微的亲水点，使水滴固定在表面上。如果没有自定义的图案，重力会导致雨滴滚下表面。

“我们所看到的是，突然间热信号不再对称了，这与我们的预期正好相反，”维森塞说。“我们发现液滴底部温度较低，顶部温度较高，这意味着尽管接触角较高，且周围空气存在限制蒸发的楔形效应，但底部的传热高于顶部。”

他们在液滴中加入了小粒子，以便能够看到液滴内部的对流流。

她说:“我们看到水流从水落石出的底部流向顶部，这从浮力的角度看是没有道理的，因为温水比冷水轻。”“当较冷的水停留在底部时，它会自我稳定下来。所以，这个明显矛盾的答案肯定在别的地方。”

利用计算流体动力学模拟，研究小组发现，由于潮湿空气密度较低，加热垂直表面的蒸汽饱和空气在液滴周围形成火焰形状。

威森塞说:“由于液滴周围的蒸汽流动，这就使更多的蒸汽在顶部。”“当液滴顶部周围有更多的水蒸气时，水就不那么容易蒸发了，因为水蒸气已经太多了，因此蒸发速率受到限制。然而，在底部，你不断地排出蒸汽，因为它只会上升到顶部。”

威森塞说，由于改进的流动和热特征，垂直的液滴的蒸发效率比水平的液滴大约高10%。

从这项工作中得到的见解将有助于指导未来的喷雾冷却装置的设计，或用于改变基于蒸发的制造技术中的颗粒沉积模式。