蘇州納米所在冷凝微滴自驅離納米仿生界面研究中取得進展

　　冷凝微滴自驅離納米仿生界面近年來已經引起科學界和產業界的高度關注，因為這種新型傳熱傳質界面可用于設計開發高性能相變基熱控器件以滿足電子器件日益增長的散熱需求、研制更節能環保的熱泵/空調散熱器以及開發其它新型的節能熱控系統。不同于常規疏水表面的珠狀冷凝液滴重力滑離模式，這種新型納米仿生界面可實現小尺寸冷凝微滴自彈離，其驅動能源于微滴自身相互融合過程中釋放的微弱過剩表面能（無需重力、蒸氣剪切力等任何外力輔助）。然而，在真正有實用價值的傳熱金屬表面原位構筑這種新型的冷凝微滴自驅離功能納米仿生膜仍然是一個挑戰。

　　最近，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員高雪峰團隊在冷凝微滴自彈離機理以及新型金屬基冷凝微滴自驅離功能納米膜研究方面取得了新進展。他們研究表明：在材料表面構筑低表面能化學修飾的密排列準直納米針可實現小尺度冷凝微滴的高效自彈離，并通過理論計算與分析揭示了這種納米結構表面極低的固液界面黏附可以確保微滴融合釋放過剩表面能的耗散最小化以及融合微滴有效自彈離的機理。相關工作已發表在美國化學會《物理化學快報》雜志上（J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 2084–2088），并受主編邀請作ACS LiveSlides簡介。在此基礎上，他們針對銅基設計開發了一種新型冷凝微滴自驅離功能納米粒子多孔膜，基于“電化學參數擇優控制氧化鈰納米粒子各向同性生長”與“析氫反應釋放的微氣泡作為造孔模板”的協同策略，在銅表面實現了氧化鈰納米粒子多孔膜的原位構筑，對其微觀形貌、晶體結構及表面化學進行了表征；在低表面能氟硅烷自組裝單層化學修飾后，這種納米結構膜展現出非凡的小尺度冷凝微滴自驅離功能，10 μm以下的冷凝微滴約占90%。相關工作已發表在《德國應用化學》雜志上（Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 4876 –4879）。

　　該工作得到了科技部國家重大研究計劃、中科院重點部署項目、國家自然科學基金以及蘇州納米所所長基金的大力資助。

圖1. 密排列準直納米針表面小尺度冷凝微滴自驅離及機理圖

圖2. 銅基表面冷凝微滴自驅離氧化鈰納米粒子多孔膜