换热器在各种能量转换系统领域中被广泛应用,换热器的使用寿命和换热性能对能量利用系统的整体性能有着巨大影响。随着传统工业水平的提高以及高新技术产业的兴发展,对换热器的防腐性能提出了更高的需求,发展新型高效防腐换热器对提高传统能源利用率以及发展新型能源具有重要意义。本文针对高效防腐换热器技术需求,将石墨烯基高效防腐涂层与高效微通道换热技术结合,提出了一种具有镍/氧化石墨烯微纳复合结构表面的铜基开式微通道换热器,发展了其制备工艺技术,制备了实验件,对微纳结构表面进行了定量表征,开展了不同表面的微通道内流动沸腾换热特性以及流型可视化研究,揭示了不同润湿性以及微纳结构对沸腾换热的影响机理。采用扫描电镜的对镍/氧化石墨烯复合电刷镀表面的形貌特征进行了表征,发现在电刷镀过程中氧化石墨烯可以改变镍的结晶过程,打断了镍晶粒的正常生长,促成了新晶核的产生,从而改变了镍基结构,生成直径更小的晶粒。与镀镍表面相比,镍/氧化石墨烯复合微纳结构表面具有更多孔隙结构。本文采用了 3类具有不同微结构和润湿性匹配的微通道表面,即纯金属表面(Cu、Ni和Ni-F),均匀润湿性微纳复合结构表面(Ni/GO、Ni/GO-F),非均匀润湿性微纳复合结构表面(H-Ni/GO、H-Ni/GO-F),其中,具有H-Ni/GO-F表面的微通道换热系数最大,最大为21.55kW/m2K,与Cu表面相比提高了 50.28%;具有Ni表面的微通道换热系数最小,最小为12.37 kW/m2K,与纯铜表面相比,降低了 13.73%。具有H-Ni/GO-F表面的微通道,其强化换热方式有三种,通过制作镍/氧化石墨烯微纳复合结构,增加了核化穴尺寸分布及数量,增大了核化点密度,增强了核态沸腾换热;经氟化处理后的表面呈现出疏水性,表面能降低,核化密度增加,气泡生成数量增多;由不同润湿性区域之间存在交界线,这些润湿性交界线可以增加核化密度,大量的小气泡可以在润湿性交界线上生成,进一步强化沸腾换热。