液滴蒸发,作为传热的基本单元,被广泛地应用于生产工艺过程中,如空间站热控制系统、核反应堆安全、涡轮机叶片冷却、热金属铸模表面冷却、低温热泵冷却等,因而研究液滴在热表面上的蒸发行为和传热机理具有重要的科学研究和实际应用价值。液滴蒸发过程中会发生固-液之间的热量传递,然而只有当热表面的温度处于Leidenfrost温度以下时,液滴才能在接触之后维持在接触沸腾区域,从而实现热量的有效传递。材料表面的高温浸润性对Leidenfrost温度有着重要的影响,因此强化液滴蒸发的重要方法之一就是改善传热表面的高温浸润性。材料表面的高温浸润性主要受传热表面粗糙度和化学成分影响。因此本论文以此为切入点,在金属铜和铝表面分别构建具有强化蒸发传热功能的镍纳米锥和氧化铝纳米多孔结构,研究水滴在其结构表面上的高温浸润行为以及纳米结构对高温浸润行为的调控规律,并对该功能表面的传热能力进行了初步评价。该研究对于理解纳米结构与高温浸润性及蒸发传热性能之间的构效关系具有重要的意义,同时为开发新型高效传热纳米材料及器件奠定了基础。论文主要研究内容如下:(1)铜基镍纳米锥结构的制备及其强化蒸发传热性能研究:利用电沉积的方法直接在铜片表面构筑镍纳米锥结构;通过改变电沉积反应的条件实现了对镍纳米锥结构的调控;通过测试水滴在铜基镍纳米锥结构表面的Leidenfrost温度和蒸发时间,研究单个水滴在铜基镍纳米锥结构表面的高温浸润行为和铜基镍纳米锥结构表面的蒸发传热能力,得到具有最优高温浸润性和蒸发传热能力的稳定铜材;通过表面等离子体处理,改变铜基镍纳米锥表面的常温浸润性,得到具有更优高温浸润性和蒸发传热能力的铜材。(2)铝基氧化铝纳米多孔结构的制备及其强化蒸发传热性能研究:利用电化学工艺在铝箔表面构建氧化铝纳米多孔结构,通过改变电化学反应参数对氧化铝纳米多孔结构的尺寸进行调控;通过研究单个水滴在不同结构参数的铝基氧化铝纳米多孔结构表面的高温浸润和蒸发行为,系统分析了金属表面纳米结构对Leidenfrost温度的调控及蒸发传热性能的影响规律。