CN109082698B - 一种用于消除微纳多孔表面沸腾迟滞效应的ptfe疏水修饰多孔表面的制备方法 - Google Patents

一种用于消除微纳多孔表面沸腾迟滞效应的ptfe疏水修饰多孔表面的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109082698B
CN109082698B CN201810880753.4A CN201810880753A CN109082698B CN 109082698 B CN109082698 B CN 109082698B CN 201810880753 A CN201810880753 A CN 201810880753A CN 109082698 B CN109082698 B CN 109082698B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ptfe
porous metal
porous
metal surface
hydrophobic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810880753.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109082698A (zh
Inventor
莫冬传
吕树申
汪亚桥
罗佳利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Sun Yat Sen University
Original Assignee
National Sun Yat Sen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Sun Yat Sen University filed Critical National Sun Yat Sen University
Priority to CN201810880753.4A priority Critical patent/CN109082698B/zh
Publication of CN109082698A publication Critical patent/CN109082698A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109082698B publication Critical patent/CN109082698B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/04—Electrophoretic coating characterised by the process with organic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/12—Electrophoretic coating characterised by the process characterised by the article coated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于消除微纳多孔表面沸腾迟滞效应的PTFE疏水修饰多孔表面的制备方法。包括（1）多孔金属表面预处理：首先使用稀硫酸溶液除去表面氧化物，然后用高浓度碱液清洗表面油污，接着使用去离子高纯水冲洗若干次，烘干后备用；（2）多孔金属表面疏水修饰：在配置好的PTFE颗粒乙醇悬浮液中，多孔金属表面作为阴极，在一定的直流电压下进行电泳沉积，使得PTFE颗粒附着到多孔金属表面；（3）修饰后的疏水多孔金属表面烧结。本发明通过PTFE修饰的方法，将亲水的微纳多孔结构转化为表观疏水的多孔结构，从而使得多孔结构的激活温度大大降低，从而达到消除沸腾迟滞现象的目的。

Description

一种用于消除微纳多孔表面沸腾迟滞效应的PTFE疏水修饰多 孔表面的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于消除微纳多孔表面沸腾迟滞效应的PTFE疏水修饰多孔表面的制备，属于传热传质领域。
背景技术
微/纳米结构表面处理技术是强化沸腾传热的重要技术手段（CN106435665A、CN105258548A、CN103822519A）。微纳多尺度结构在增强沸腾传热的同时，通常也伴随着比较明显的沸腾迟滞效应（Poniewski, M.E.,. International Journal of ThermalSciences, 2004. 43(5): p. 431-442.）。这种现象体现在沸腾曲线图中则为热流密度逐渐上升阶段的沸腾曲线与热流密度逐渐下降曲线不重合。Poniewsk（Poniewski, M.E.,.International Journal of Thermal Sciences, 2004. 43(5): p. 431-442.）综述了以池沸腾曲线为基础的六种不同类型沸腾迟滞效应。Wojcik在紫铜纤维毡多孔表面验证了上述六种沸腾迟滞效应（Wojcik, T.M.. Experimental Thermal and Fluid Science,2009. 33(3): p. 397-404）。Ahn et al在氧化石墨烯修饰的铜表面上也发现了type-III型沸腾迟滞现象（Ahn, H.S., et al., International Journal of Heat and MassTransfer, 2014. 78: p. 224-231.）。Wang et al.在微纳双尺度多孔表面发现了成核迟滞型的沸腾迟滞效应（Wang, Y.-Q., et al., International Journal of Heat andMass Transfer, 2018. 119: p. 333-342.）。
通常沸腾迟滞现象被认为是不利于工业运用时对稳定性的要求的（Poniewski,M.E.,. International Journal of Thermal Sciences, 2004. 43(5): p. 431-442.）。所以，在保持微纳多尺度结构优异的沸腾传热性能的同时，如何减弱或者消除沸腾时的迟滞效应，是将微纳结构表面推向实际运用时面临的关键问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提出一种通过疏水材料修饰来解决多孔材料表面在沸腾过程中出现沸腾迟滞效应的方法。
为实现上述目的，本发明采用在多孔结构表面修饰PTFE的方法来制备消除沸腾迟滞效应的疏水多孔表面。其特点在于基层金属多孔表面为亲水结构，而经过PTFE疏水修饰后，其表观显示为疏水。电泳沉积PTFE颗粒的过程中，所选用的多孔金属表面为亲水表面。
一种用于消除微纳多孔表面沸腾迟滞效应的PTFE疏水修饰多孔表面的制备方法，包括以下步骤：
（1）多孔金属表面预处理：首先使用稀硫酸溶液除去表面氧化物，然后用高浓度碱液清洗表面油污，接着使用去离子高纯水冲洗若干次，烘干后备用；
（2）多孔金属表面疏水修饰：在配置好的PTFE颗粒乙醇悬浮液中，多孔金属表面作为阴极，在一定的直流电压下进行电泳沉积，使得PTFE颗粒附着到多孔金属表面；
（3）修饰后的疏水多孔金属表面烧结：将制备好的PTFE修饰多孔金属表面，在还原气氛中烧结，以增强PTFE与多孔金属表面的结合力。
在上述的制备方法中，步骤（2）中，所选用的PTFE颗粒的粒径为1nm ~ 1mm。
在上述的制备方法中，步骤（2）中，在乙醇悬浮液中，PTFE的浓度为0.005g/L ~50g/L。
在上述的制备方法中，步骤（2）中，电泳沉积时，所选用的电压为3V ~ 300V。
在上述的制备方法中，步骤（2）中，电泳沉积时，反应时间为1s ~ 1 h。
在上述的制备方法中，步骤（3）中，烧结温度为260℃ ~ 380℃，时间为1min ~10h。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1．一种用于消除微纳多孔表面沸腾迟滞效应的PTFE疏水修饰多孔表面和传统表面相比，消除了沸腾迟滞效应，增加了沸腾传热系统在运行过程中稳定性和安全性。
2.疏水修饰采用的PTFE颗粒相对于氟硅烷等疏水材料相比，简单易得，稳定性好；使用的电泳技术简单，能耗低，便于大规模运用。
附图说明
图1为扫描电镜图（a）（b）未修饰表面（c）（d）PTFE修饰表面；
图2为样品润湿性能表征 （a）(b)未修饰表面亲水性测试；（c）（d）PTFE修饰后样品表面疏水性能测试；
图3为池沸腾曲线：热流密度与壁面过热度关系图。
具体实施方式
使用PTFE颗粒修饰亲水多孔金属表面使其变为表观疏水的多孔表面，从而消除在沸腾过程中的沸腾迟滞效应，增加微纳多孔金属材料在实际使用过程的稳定性和安全性。下面结合具体附图和较佳实例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例1：
（1）多孔金属表面预处理：首先选取底部为树林状结构，上部为蜂窝微纳多孔结构的复合双层结构作为多孔金属表面。使用稀硫酸溶液除去表面氧化物，然后用高浓度碱液清洗表面油污，接着使用去离子高纯水冲洗3次，烘干后备用。经亲水性能测试，其表面结构如图1（a）（b）所示。如图2所示，5μL的水滴能够在12ms内被吸入多孔材料，显示出超亲水性能。
（2）多孔金属表面疏水修饰：在配置好的浓度为1.0g/L、粒径为4微米的PTFE颗粒乙醇悬浮液中。以复合双层结构多孔金属表面作为阴极，在一定的直流30V的电压下进行电泳沉积20s，使得PTFE颗粒附着到多孔金属表面。
（3）修饰的疏水多孔金属表面烧结：将制备好的PTFE修饰的多孔金属表面，在5%氢气氮气混合气氛、310℃的条件下烧结1.5h，以增强PTFE与多孔金属表面的结合力。烧结后对其亲水性测试表明，其接触角约为140°，为疏水状态。其表面结构如图1（c）（d）所示。
（4）池沸腾性能测试。对样品进行池沸腾测试所得的沸腾曲线如图3所示，对于未修饰样品而言，在热流密度上升阶段的曲线和热流密度下降阶段的曲线不重合，即，在相同热流密度下，热流密度上升阶段和下降阶段的壁面过热度差别约4℃，显示出强烈的沸腾迟滞效应。上层蜂窝状结构需要在壁面过热度约18℃的时候才能完全被激活；而在经过PTFE疏水修饰之后,在热流密度上升和热流密度下降阶段的沸腾曲线基本重合，说明沸腾迟滞现象被消除。

Claims (3)

1.一种用于消除微纳多孔表面沸腾迟滞效应的PTFE疏水修饰多孔表面的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）多孔金属表面预处理：首先使用稀硫酸溶液除去表面氧化物，然后用高浓度碱液清洗表面油污，接着使用去离子高纯水冲洗若干次，烘干后备用；
（2）多孔金属表面疏水修饰：在配置好的PTFE颗粒乙醇悬浮液中，多孔金属表面作为阴极，在一定的直流电压下进行电泳沉积，使得PTFE颗粒附着到多孔金属表面；
（3）修饰后的疏水多孔金属表面烧结：将制备好的PTFE修饰多孔金属表面，在还原气氛中烧结，以增强PTFE与多孔金属表面的结合力；
步骤（2）中，电泳沉积时，所选用的电压为3V~ 300V；步骤（2）中，电泳沉积时，反应时间为1s~ 1 h；步骤（3）中，烧结温度为260℃~ 380℃，时间为1min ~ 10h。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所选用的PTFE颗粒的粒径为1nm~ 1mm。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，在乙醇悬浮液中，PTFE的浓度为0.005g/L ~50 g/L。
CN201810880753.4A 2018-08-04 2018-08-04 一种用于消除微纳多孔表面沸腾迟滞效应的ptfe疏水修饰多孔表面的制备方法 Active CN109082698B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810880753.4A CN109082698B (zh) 2018-08-04 2018-08-04 一种用于消除微纳多孔表面沸腾迟滞效应的ptfe疏水修饰多孔表面的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810880753.4A CN109082698B (zh) 2018-08-04 2018-08-04 一种用于消除微纳多孔表面沸腾迟滞效应的ptfe疏水修饰多孔表面的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109082698A CN109082698A (zh) 2018-12-25
CN109082698B true CN109082698B (zh) 2020-09-15

Family

ID=64833439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810880753.4A Active CN109082698B (zh) 2018-08-04 2018-08-04 一种用于消除微纳多孔表面沸腾迟滞效应的ptfe疏水修饰多孔表面的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109082698B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110408977B (zh) * 2019-06-20 2021-05-28 苏州潜寻新能源科技有限公司 一种多尺度强化沸腾功能表面及复合制备方法
CN114653951B (zh) * 2022-03-17 2023-06-06 西安交通大学 一种亲疏耦合多孔介质阵列结构及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51119341A (en) * 1975-04-12 1976-10-19 Fujikura Ltd Process for strengthening anodic oxidation coating of aluminum or aluminum alloy
CN1069781A (zh) * 1991-08-19 1993-03-10 三菱重工业株式会社 用于制造复合铝制件的方法
CN103526268A (zh) * 2013-10-22 2014-01-22 河南理工大学 一种表面超疏水的金属基复合镀层的制备方法
CN106087000A (zh) * 2016-08-25 2016-11-09 四川省雅安市航仪电器科技开发有限公司 一种在金属表面电镀四氟的方法
CN106319601A (zh) * 2016-10-13 2017-01-11 重庆大学 一种超疏水型多孔金属涂层的制备方法
CN206858682U (zh) * 2017-04-25 2018-01-09 广东工业大学 一种金属表面改性装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2314425A1 (de) * 1972-03-28 1973-10-04 Ass Eng Ltd Verfahren und vorrichtung zum erzeugen eines plastikueberzuges auf einem gegenstand

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51119341A (en) * 1975-04-12 1976-10-19 Fujikura Ltd Process for strengthening anodic oxidation coating of aluminum or aluminum alloy
CN1069781A (zh) * 1991-08-19 1993-03-10 三菱重工业株式会社 用于制造复合铝制件的方法
CN103526268A (zh) * 2013-10-22 2014-01-22 河南理工大学 一种表面超疏水的金属基复合镀层的制备方法
CN106087000A (zh) * 2016-08-25 2016-11-09 四川省雅安市航仪电器科技开发有限公司 一种在金属表面电镀四氟的方法
CN106319601A (zh) * 2016-10-13 2017-01-11 重庆大学 一种超疏水型多孔金属涂层的制备方法
CN206858682U (zh) * 2017-04-25 2018-01-09 广东工业大学 一种金属表面改性装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
超疏水纳米结构表面池沸腾特性;陈粤 等;《工程热物理学报》;20110430;第32卷(第4期);第634-636页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109082698A (zh) 2018-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109082698B (zh) 一种用于消除微纳多孔表面沸腾迟滞效应的ptfe疏水修饰多孔表面的制备方法
CN102908908B (zh) 一种采用氧化石墨烯修饰改性陶瓷微滤膜的方法
CN106435665B (zh) 一种具有天然多尺度树枝状微针翅铜表面结构及其制备方法
CN106629736A (zh) 一种多孔硅粉的制备方法
CN105887156B (zh) 高度有序的多孔阳极氧化铝膜的制备方法
CN103409754A (zh) 基于刻蚀法的铝材料表面超疏水性处理工艺
CN108624925B (zh) 一种镁合金表面超疏水结构的复合制备方法
CN106702383A (zh) 一种β钛合金的金相腐蚀液及腐蚀方法
CN102553505B (zh) 基于纳米孔阵列的纳通道式催化纳反应器及其制备方法和应用
WO2017161911A1 (zh) 具有冷凝液滴自驱离功能纳米层的换热器
CN106929856B (zh) 一种氢氟酸刻蚀改变金属镍表面润湿性能的方法
CN109706504A (zh) 一种基于表面润湿梯度的液滴弹跳方向的控制方法
CN105274596A (zh) 电沉积制备纳米铜涂层的方法
CN112755805B (zh) 一种水下超疏油二维纳米级云母片油水分离膜及其制备方法与应用
CN103243319A (zh) 一种超疏水磷化膜铝合金材料及其制备方法
CN109482218A (zh) 一种采用Ni2P纳米晶增强光催化的方法
CN105489474B (zh) 一种铜纳米粒子辅助刻蚀制备多孔硅的方法
CN103173644B (zh) 一种超疏水多孔铝合金材料及其制备方法
CN109390161A (zh) 一种二氧化锰-氧化石墨烯复合材料的制备方法
CN112239880A (zh) 一种镁合金表面制备高耐蚀、耐磨涂层的微弧氧化电解液及其制备方法与用途
CN101560658A (zh) 轻金属及其复合材料表面形成稀土转化膜的前期预处理工艺
CN104233278A (zh) 一种金属及类金属的氟氧化亲水处理方法
CN112226771B (zh) 一种钛合金的超疏水复合膜层及其制备方法
CN112226800A (zh) 一种铝合金表面叠层陶瓷涂层的制备方法
CN107217287B (zh) 一种调控二氧化钛纳米管径的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant