为了研究TA15钛合金超疏水表面与表面粗糙度的关系,首先利用电化学方法制备TA15超疏水表面,得到最佳超疏水表面的接触角、滚动角分别为166.7°和3.7°;然后通过单因素试验,得出电流密度和刻蚀时间是影响其疏水性变化的主要因素;最后测量了不同参数下表面粗糙度值,与接触角、滚动角数据拟合,得到超疏水表面粗糙度的最小值为1.32μm。通过对TA15表面粗糙度与疏水性的变化分析得出在达到最佳疏水状态前,粗糙度越大,接触角就越大,滚动角也就越小;达到最佳疏水状态后,粗糙度继续增大,接触角减小,滚动角增大。

根据流体在大剪切速率下在超疏水表面上产生状态转换的现象,提出了通过转换后得到的参数来刻画转化前滑移特性的方法,这种方法能够去除大接触角对滑移特性测量值的影响。为验证方法的可行性,进行了水在光栅结构超疏水表面上、甘油水溶液在碳纳米管（CNTs）结构表面上以及甘油水溶液在ZnO纳米结构表面上的流变实验。结果表明：所研究的超疏水表面在大的剪切速率下产生了状态转化,而通过这种转化正好可以刻画表面的滑移特性。这种方法适合于衡量液体在超疏水表面的接触状态容易发生转换的情况。

从纳米氟碳涂层及其形成的超疏水表面所具有的特性出发,结合水溶液与超疏水表面接触时形成的不同模型,讨论了超疏水固体表面存在的速度滑移对过冷水的流动状况产生的一系列影响,指出纳米氟碳涂层降低了系统的能耗。

冰浆由于良好的热物特性,在许多领域得到广泛的应用,其制取方式也成为关注的焦点。过冷水动态制冰是目前最有发展前途的制取冰浆方式之一,但其主要缺陷是过冷却器易发生冰堵。在此,基于水溶液结晶的机理,从影响过冷却器冰堵的因素出发,指出纳米氟碳表面改性材料可改善表面状况,有效抑制壁面结冰,减少制冰过程中的冰堵问题,提高整个系统的制冰效率,降低能耗。纳米氟碳涂层抑制过冷却器冰堵的机理对进一步深化和开发新一代防结冰技术有一定意义。

在工业领域,机械设备表面覆冰会极大地影响设备的使用,甚至会造成严重的事故。研究表明:在机械表面上构筑超疏水表面能够有效抑制和延缓结冰的发生。这种新型的被动防冰方法,具有耗能低、防冰效果优良等优点,展现出了良好应用前景。阐述超疏水表面的疏水原理,总结常用制备超疏水表面的材料和方法,重点综述了超疏水表面防冰的3种作用机制,以及现阶段提高超疏水表面机械稳态性的研究进展。

利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底采用光刻技术制备了微方柱状超疏水表面,分析了冷凝条件下超疏水表面液滴的冷凝生长特征,发现液滴的生长过程可分为微液滴成核冷凝独立生长、冷凝微液滴合并生长以及大液滴生长3个阶段。超疏水表面初始合并的液滴呈Wenzel-Cassie状态和Wenzel状态,随着冷凝液滴的成长,液滴的液-固接触面积与粗糙结构表面的表观面积之比f随着冷凝液滴尺寸的增大而增大,Wenzel-Cassie状态向完全Wenzel状态转变。最后分析了超疏水性破坏的原因。

通过对湍流状态下具有特定微观尺寸的超疏水表而流场进行数优仿真计算．对超疏水表阿流场的减阻特性进行了分析。针对超疏水表面矩形微观形貌特点．计算域采用结构化网格进行划分，采用VOF多相流模型．Realizahle湍流模型．对趟疏水表面流场进行仿真。结果表明：受微观形貌的影响．超疏水表面在宏观上的壁面滑移、微观凹坑处的低剪心力和近壁面的低湍流度足填具有减阻特性的疃要原因：超疏水表断减阴特特性受凹坑内空气体积比影响很大。但是在凹坑内全充满液体条件下．依然具有减阻效果。