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一种局部自适应可控浸润性耦合微结构强化沸腾换热方法

一种局部自适应可控浸润性耦合微结构强化沸腾换热方法具体为：在换热基底微结构顶部设置电极膜，电极膜与金属电极连接至电源形成电场，换热工质中带电金属纳米颗粒在电场作用下间歇吸附于换热表面，实现换热表面浸润性的可控转换；所述金属电极固定在换热基底外部；金属电极优选为铜电极、铝电极，形状优选为板状、网状或棒状。所述换热基底材料为金属如紫铜或单晶硅、蓝宝石、石墨烯等非金属，可以理解的是，换热领域常用的换热材料均适用于本发明，优选导热性良好的基底材料。换热基底形状为平板、圆管或异形，其中异形为换热领域常见换热器形状。所述换热基底微结构为尺寸为纳米级或微米级的微柱、微坑或微槽道；可以理解的是，现有技术中，所有用于提高换热效率的微结构均适用于本发明，优选为纳米级或微米级的方形微柱、矩形微柱、半球形微坑或圆柱形微坑。所述换热基底微结构的排列方式为规则排列如阵列式、交错式排列，或为不规则排列。所述电极膜通过电极引线引出，以将电极膜连通并连接至电源；换热基底、电极膜、电极引线的表面均绝缘。所述表面绝缘可以通过在表面设置绝缘层实现，所述绝缘层厚度为百纳米级。其中，换热基底材料为单晶硅等非导电材料时，则无需设置绝缘层。所述绝缘层材料为惰性金属、金属氧化物、陶瓷或硅胶；优选导热性优良的绝缘材料，可以通过掺杂导热性优良材料的方式来提高绝缘材料导热性。所述电极膜、电极引线材料为导电材料；优选为金属，进一步优选为金、银、铜或铝。所述电极膜厚度为百纳米级。所述带电金属纳米颗粒具有均匀亲水性表面、均匀疏水性表面或双亲浸润性表面；亲水、疏水或双亲浸润性表面通过改性获得；带电金属纳米颗粒尺度为纳米级、微米级，形状规则或不规则，优选为球形或柱形。所述带电金属纳米颗粒浸润性与换热基底的浸润性不同，用于改变换热表面浸润性。如换热基底表面为亲水（或疏水），带电金属纳米颗粒表面为疏水（或亲水），也可以具有双亲浸润性。所述电源为直流电源或交流电源；其中直流电源通过通、断电实现电场可控；交流电源通过控制交流频率实现电场可控，交流频率根据沸腾气泡动力学周期调节。

华北电力大学 2022-07-14