水与能源

冷凝

       水蒸汽的冷凝在自然界中随处可见,在涉及相变传热的各种应用中具有重要意义,例如发电、室内环境控制、集水和海水淡化。近年来,随着微/纳米加工技术的进步,纳米结构的超疏水表面因其提高液滴流动性的潜力而引起了广泛的关注,在某些情况下还会出现聚结诱导的液滴弹跳现象。微小颗粒的吸入给人类呼吸系统和心血管系统带来了严重的健康问题。通过水滴捕获空气中的悬浮颗粒物,是降低污染空气中颗粒物浓度的最常用方法之一。然而,...

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霜冻和结冰

       霜冻和结冰一直是人类社会的一大难题,它会降低船舶、风力发电机和暖通空调(HVAC)等的性能,甚至导致电线断裂、农作物受损和飞机失速等灾难。深入理解并控制液体在固体介质上的结冰过程,对我们的日常生活和工业生产有着至关重要的影响。       目前对于防结冰表面的研究,侧重于通过超疏水纳米结构增加冰成核的能量壁垒,并降低接触角滞后和冰粘度的强度。研究表明,超疏水表面成功的阻止了单个液滴沉积或以某一速度...

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集水

对于沙漠地区绝大多数的水收集装置(如脱盐、露珠、吸附剂等),冷凝是从湿气中捕获水的最终手段。高效的冷凝策略对于缓解干旱地区水资源短缺问题至关重要。长期以来,拥有亲水性凹凸结构的沙漠甲虫被认为是一种集水率非凡的优秀生物样本。然而到目前为止,大规模制造具有二元润湿性的复杂结构表面难以实现,甲虫模拟表面的实际应用仍然受到限制。此外,在工业应用中,微尺度亲水性结构在水捕获上的优势往往被液体钉扎效应所抵消...

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润湿

​对于均匀表面的润湿特性,已进行了广泛的研究。而微纳米制造和涂层技术的最新进展,带来了具有异质形貌和润湿性的新型纳米工程表面。研究液体在这些表面上的润湿行为是实现各种应用的基础,包括热管理、微流体、芯片实验室设备和抗结冰材料等领域。AECR实验室致力于探索相变过程中由于表面结构形貌和化学异质性而导致的润湿性变化。这些研究不仅有助于拓展我们对界面热质传输的知识边界,而且有助于其他领域的深入研究,例如...

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膜蒸馏

膜蒸馏高效海水淡化的关键,在于一种同时具有较高蒸馏通量和抗润湿性的疏水膜。这些要求对膜的设计提出了一个矛盾的问题——膜孔径的增大可以提高蒸馏能力,但也增加了对润湿的敏感性。到目前为止,通过简单的处理方法创造合适的聚合物膜仍然是一个挑战。​AECR实验室正致力于研究一种新方法来制造具有分层多孔结构的超疏水膜。通过在微孔膜基底上涂覆一层薄薄的有机硅纳米丝网络,分层膜同时显示了更优异的疏水和蒸馏性能。纳...

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