聚(邻苯二酚-己二胺)-聚苯乙烯复合材料的亲疏水性能研究

浸润性是材料表面的重要性能之一。本文选择邻苯二酚和己二胺作为单体在温和条件下聚合,制备超亲水、超疏水涂层。以制备的单分散聚苯乙烯微球为模板,通过在其表面沉积聚酚胺,利用简单的化学沉积法分别制备超亲水和超疏水涂层。通过红外、热重、扫描电镜等对其进行了表征,研究了其亲、疏水性能,并对其原因进行了探究。     

典型植物非光滑疏水表面的理想模型

通过对植物非光滑表面疏水特性的分析,把疏水表面分为4类:超亲水表面、中等亲水表面、中等疏水表面、超疏水表面。从能量平衡的角度论证了超亲水表面、超疏水表面能量传递符合Cassie模型,中等亲水表面、中等疏水表面能量传递符合W enzel模型,并从许多的植物疏水表面中筛选出4种典型的几何非光滑表面原型,分别构建了凸包型、凹坑型、圆锥型、柱型的理想疏水表面的数学模型,这将为工程仿生脱附的疏水表面设计与制造提供理论依据。     

液滴碰撞不同湿润性表面的行为特征

为了探究湿润性对液滴撞击行为特性的影响,制备超亲水、亲水、超疏水高黏附、超疏水低黏附4类湿润性表面.利用直径为1.96、2.61、3.06 mm的液滴,在不同的高度下开展液滴碰撞4类湿润性表面的实验.结果表明,在不同We下,液滴碰撞特性受撞击表面湿润性的影响较大,在亲水以及超亲水表面主要表现为铺展特性,但在超亲水表面扩展更显著;在超疏水低黏附以及高黏附表面主要表现为弹跳特性,但当表面为低黏附时,液滴主要表现为完全弹跳.在We-Re坐标下,4类表面各自的液滴碰撞特性可以划分为差异明显的不同铺展或者弹跳现象.4类表面各自的扩展系数β随无量纲时间τ的变化趋势随We的变化基本保持不变,但β的最大值随We的增大而增大.     

液滴撞击超疏水—亲水混合表面的动态行为特性

对液滴撞击普通表面、疏水表面、疏水—亲水混合表面的行为进行可视化观测,对比研究不同撞击表面的动力学特性,分析表面润湿性以及撞击速度对撞击行为的影响.疏水部分接触角选取115°、135°和150°.液滴撞击不同的表面,均会发生铺展、回缩、反弹或破碎行为.液滴撞击疏水表面的速度越大,表面的铺展因子越大,但不会影响最大铺展时间(3 ms).当液滴以2.43 m/s的速度撞击超疏水表面时,铺展因子可达3.43.研究发现,液滴撞击超疏水—亲水混合表面未发生反弹,且撞击速度越大,接触角越大,液滴撞击产生的液指越多,断裂产生的次生小液滴越多.结果表明,超疏水—亲水混合条纹可以减小单个液滴的体积,减少液滴的二次回弹.     

金属基超疏水制备方法与应用浅述

金属表面疏水/超疏水性能的研究是当今多学科研究的热点和难点。总结了近些年国内外金属基超疏水表面研究取得的一些成果,介绍了几种重要的金属基超疏水表面的制备方法,归纳了目前金属基超疏水表面在几个领域成功应用的成果,说明了金属基超疏水研究方法现存的问题,最后展望了金属基超疏水功能应用前景。     

仿纳米布沙漠甲壳虫的绿色环保型水收集材料

受纳米布沙漠甲壳虫水收集机制的启发，开发超亲水-超疏水相间的图案化绿色环保型仿生水收集材料。以大自然中的荷叶为Cassie超疏水基底，利用有机溶剂环己烷溶液预润湿超疏水荷叶的方法，将二氧化钛纳米颗粒和良性胶的混合物黏附在其表面上构建超亲水位点。研究了超亲水位点的数量对水收集效率的影响及最佳水收集效率，并具体分析了水雾收集过程。结果表明:当样品的超亲水面积占比为4.2%（9个超亲水位点），此仿生水收集材料具有最佳的水收集效率为（28.02 ± 0.1） mg·min^-1·cm^-2。该方法成功制备绿色环保型仿生水收集材料，为解决全球水资源短缺问题提供了新的思路，有望大范围应用于现实生产中。     

超亲水表面在淬火冷却过程中的沸腾传热特性

为了研究超亲水表面对于沸腾传热的强化效果,将氧化硅纳米颗粒沉积在不锈钢球表面上制备一种静态接触角接近于0°的超亲水表面,利用瞬态淬火的方法研究该表面在淬火冷却过程中的沸腾传热特性.实验结果表明,超亲水表面有效提高了淬火速率,冷却时间较原始表面缩短了56.5%.该表面显著提高了临界热流密度及其所对应的表面过热度,较之原始表面分别提高了72.8%和23.3%.超亲水表面润湿性能的改善和汽化核心数的增加对过渡沸腾阶段的传热机理产生了重要影响,可以显著地观察到过渡-膜态沸腾和过渡-核态沸腾2个不同的阶段.     

亲-疏水两层结构表面强化蒸汽冷凝传热

为了研究蒸汽在不同润湿性结构表面上的冷凝传热性能,基于协同排液思想和仿生理念,利用化学刻蚀法制备超疏水-超亲水两层结构表面：一层为超疏水表面,另一层为经双氧水氧化的烧结乳突结构表面,2层之间为空腔. 研究组合结构、过冷度和冷却水体积流量对冷凝传热的影响. 实验结果表明：亲-疏水组合结构表面的冷凝传热系数最高. 当过冷度为5.0 K时,组合结构表面的冷凝传热系数分别为光滑铜表面和单一超疏水表面的4.8、1.8倍. 冷凝形成的液滴在向乳突运动的过程中主要受到2个驱动力：接触乳突结构后受到的拉普拉斯压差作用力、乳突内部孔隙所产生的毛细吸力. 组合表面的冷凝传热系数随冷却水体积流量的增大和过冷度的增大而逐渐减小.     

白铜超疏水表面的构建及耐蚀性能的研究

超疏水膜具有良好的防腐蚀性能,能够有效地延长金属制品的使用寿命,提高经济效益.选取白铜作为研究对象,采用化学刻蚀氧化自组装法进行超疏水膜表面的制备.通过交流阻抗和极化曲线法,在模拟海水条件下,利用三电极体系对超疏水表面的耐蚀性能进行了研究和测定.结果表明,所制备的白铜超疏水表面的接触角达到了154°,在3.5%的NaCl溶液中的缓蚀效率有99.1%,具备较高的超疏水性能和耐蚀性能,且其表面具有微纳米级的树枝状结构.     

用于固液界面减阻无氟超疏水表面制备新方法

现阶段超疏减阻表面常用低表面能的氟化剂制备不绿色环保,为实现超疏水减阻表面的无氟化,提出一种可用于固液界面减阻的无氟铝合金超疏水表面制备新方法.首先,采用化学腐蚀技术在铝合金基底上快速制备微纳量级表面粗糙结构,再利用天然松香溶液和炭黑悬浊液进行表面修饰改性处理,替代传统氟化物.在表征上,分别采用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪和X射线能谱分析(EDS)来分别表征微观结构尺寸、表面润湿性和元素分析.通过不断优化表面结构和修饰溶液浓度,在铝合金样品上制备出接触角为155°,滚动角为1.38°处于Cassie模型状态的超疏水表面.结果表明:所构建的无氟超疏水表面经受80次浸没取出循环完整性良好,此外在速度为1.4 m/s连续水滴冲击3 h后仍保持良好的超疏特性;通过减阻冲刷实验装置测试,在0.5～3.5 m/s冲刷流速范围内,本方法制备的无氟超疏表面可达到20%～30%减阻率,从而验证了新方法在超疏减阻应用中的有效性.整个制备过程简单、成本低廉且无氟环保,利于规模化生产应用.     

空气源热泵冷热水机组空气侧换热器结霜规律

空气源热泵冷热水机组冬季运行时，空气侧换热器表现结霜是影响其应用和发展的主要问题，通过对霜形成机理的分析，建立了空气源热泵热水机空气侧换热器的结霜模型，分析了空气的温度，相对温度，迎面风速等对结霜的影响，得到了结霜量的变化规律，为进一步分析机结霜工况的性能及采取有效的除霜控制方法提供了依据。     

空气源热泵冷热水机组空气侧换热器结霜模型

采用分布参数法建立了空气源热泵冷热水机组空气侧换热器结霜的稳态模型，并将换热模型和结霜特性相结合，对该模型进行了求解，对机组在不同工况下运行时的结霜情况进行了分析，得到了影响结霜的主要因素．指出随着空气相对湿度的增加，结霜量明显增加；且在空气流动方向的不同管排间结霜量不同，为改善机组结构，提高机组性能提供了依据．     

空气源热泵冷热水机组空气侧换热器结霜模型

采用分布参数法建立了空气源热泵冷热水机组空气侧换热器结霜的稳态模型,并将换热模型和结霜特性相结合,对该模型进行了求解,对机组在不同工况下运行时的结霜情况进行了分析,得到了影响结霜的主要因素.指出随着空气相对湿度的增加,结霜量明显增加;且在空气流动方向的不同管排间结霜量不同,为改善机组结构,提高机组性能提供了依据.     

空气源热泵空气侧换热器结构参数对结霜特性的影响

目的为解决空气源热泵冷热水机组冬季运行时空气侧换热器表面结霜问题，提高机组的综合运行性能，延长机组运行时间，方法采用分布参数法建立微分方程。并进行离散求解．结果分别计算了不同地区不同工况下．采用不同翅片间距、翅片管管径、管间距时，结霜速率、霜的密度、霜的厚度、空气侧压降及换热量等随时间的变化．不同工况下，空气侧换热器的结构参数不同，对机组性能的影响也不同．结论增大翅片间距可以延缓结霜，但对于不同湿度的地区，翅片间距应取不同的值．     

空气源热泵中光电转换测霜与类复叠循环除霜相结合新型技术

分析了多种测霜、除霜技术的优缺点,提出将光电转换测霜与类复叠循环除霜相结合可获得更有效的测霜、除霜效果. 具体内容包括:把现已成熟的光电原理运用到测霜装置上,用光电转换测霜,当光电信号的电压值达到除霜要求时,通过智能控制系统及时转换到除霜模式,高压压缩机继续制热,低压压缩机进行除霜循环,实现制热和除霜同时运行. 实验结果表明,测霜、除霜技术的结合既避免了误除霜事故的发生,也保证了压缩机的稳定运行,且缩短了除霜时间,改善了除霜效果.     

双级耦合热泵供暖化霜

在江浙等湿热地区应用双级耦合热泵即空气源热泵代替水环热泵系统中的锅炉，空气源热泵制取低温热水作为水环热泵的热源，空气源热泵制冷循环除霜会使其供热量减少.在水环热泵空调系统中有串联在水环路上的蓄热水箱来改善系统的运行特性.通过计算，选择了合适的空气源热泵、水环热泵和蓄热水箱，通过实验研究了蓄热水箱对化霜的影响.由于蓄热水箱的存在，中间环路的热惯性较大，空气源热泵机组结、化霜对系统的影响与室温的稳定性几乎无关.空气源热泵机组可以应用于该系统，本实验系统的各项技术指标均能满足实际工程要求，为推广应用提供了必要的数据.     

Operating performance of novel reverse-cycle defrosting method based on thermal energy storage for air source heat pump

To solve the fundamental problem of insufficient heat available during defrosting while ensuring the efficient and safe system operation for air-source heat pumps (ASHPs). A novel reverse-cycle defrosting (NRCD) method based on thermal energy storage to eliminate frost off the outdoor coil surface was developed. Comparative experiments using both the stand reverse cycle defrosting (SRCD) method and the NRCD method were carried out on an experimental ASHP unit with a nominal 2.5 kW heating capacity. The results indicate that during defrosting operation, using the NRCD method improves discharge and suction pressures by 0.24 MPa and 0.19 MPa, respectively, shortens defrosting duration by 60%, and reduces the defrosting energy consumption by 48.1% in the experimental environment, compared with those by the use of SRCD method. Therefore, using the NRCD method can shorten the defrosting duration, improve the indoor thermal comfort, and reduce the defrosting energy consumption in defrosting.     

温湿度对空气源热泵相变蓄能除霜系统特性影响

为明确空气温湿度对空气源热泵相变蓄能除霜系统除霜过程系统动态特性的影响,进行了室外环境温湿度对系统除霜特性影响的实验研究．结果表明,相变蓄能除霜可以有效保证除霜过程压缩机吸气压力035 MPa以上,高于系统低压保护设定值;温度一定时,随着室外空气湿度的增大除霜所需时间和除霜能耗逐渐增加;空气相对湿度一定时,除霜时间和除霜能耗随着空气温度的降低先增加后减少,其中-3 ℃工况下除霜时间最长和能耗最大．温湿度对除霜系统动态特性具有重要影响,相变蓄热器可有效提高空气源热泵除霜过程系统运行的可靠性,-3 ℃工况可选为设计除霜用相变蓄热器最不利工况．     

空气源热泵冷热水机组结霜工况研究现状与进展

在分析国内外研究现状的基础上，指出对空气源热泵冷热水机组冬季结霜工况的研究是推广机组应用的关键，并指出可以采用计算机模拟的方法建立空气源热泵冷热水机组结霜工况的模型，以此对机组的运行工况进行分析，进而是对机组进行仿真，优化和控制。     

基于脉冲神经网络的冷链制冷机结霜检测方法

针对传统基于图像处理技术的结霜检测方法难以对处于复杂生产环境的冷链制冷机组进行灵活且准确的检测，还易受光照、起雾等环境因素的影响而误判的问题，设计了一种基于脉冲神经网络的冷链制冷机结霜检测方法。该方法以制冷机图像为输入，自动检测制冷机蒸发器结霜区域的动态变化情况，修正因光照、起雾等干扰因素引起的异常，并以脉冲发放率累积值划分双阈值作为结霜程度的判断依据。在多个投入至生产环境的冷链制冷机上进行实验，结果表明所设计的脉冲神经网络能够在实际生产环境下自适应地对制冷机蒸发器的结霜区进行动态区域检测、划分的双阈值可准确判断蒸发器的结霜程度，检测效果良好，稳定性强，可为制定冷链制冷机组除霜策略提供可靠的除霜时刻依据。