韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院（KAIST）研究團(tuán)隊(duì)成功在銅管表面制備了一層約100納米厚的氟聚合物涂層。該涂層通過(guò)改變水蒸氣接觸冷金屬時(shí)的凝結(jié)方式，將冷凝過(guò)程中的熱傳遞效率Zui高提升了5.5倍。相關(guān)成果已發(fā)表于《自然·通訊》。

傳統(tǒng)情況下，蒸汽遇冷會(huì)在銅管表面形成連續(xù)水膜，由于水的導(dǎo)熱性差于銅，這層水膜會(huì)阻礙熱量傳遞。KAIST團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的pPFDMA涂層促使水滴以離散狀態(tài)凝結(jié)。水滴在表面不斷生長(zhǎng)、合并并脫落，使管壁持續(xù)暴露于蒸汽中，從而大幅提升換熱速率。

論文第一作者金俊洙（Jun Soo Kim）介紹，團(tuán)隊(duì)采用氣相沉積技術(shù)均勻涂覆該聚合物，并在生成厚度不超過(guò)100納米的薄膜后，將其加熱至80攝氏度保持一小時(shí)，以降低表面附著力并促進(jìn)水滴快速滑落。實(shí)驗(yàn)顯示，該處理能在基底產(chǎn)生約三倍于常規(guī)表面的水滴成核位點(diǎn)。

在純水蒸氣與銅管的測(cè)試中，優(yōu)化后的涂層表面熱傳導(dǎo)系數(shù)接近88千瓦每平方米每開(kāi)爾文，較覆蓋連續(xù)水膜的普通銅管高出Zui多5.5倍。同時(shí)，其性能也超越傳統(tǒng)疏水處理方案逾50%。研究人員強(qiáng)調(diào)，該數(shù)據(jù)反映的是單位管壁面積的換熱能力躍升，并非直接等同于整臺(tái)設(shè)備或建筑的節(jié)電比例。

此項(xiàng)技術(shù)有望應(yīng)用于暖通空調(diào)、火力發(fā)電、海水淡化及數(shù)據(jù)中心電子散熱等領(lǐng)域。更快的冷凝液排出能力可減輕制冷劑的冷凝負(fù)荷，為設(shè)計(jì)更緊湊或高熱通量的換熱器提供材料基礎(chǔ)。

盡管物理機(jī)制表現(xiàn)優(yōu)異，該涂層能否在實(shí)際工業(yè)環(huán)境中長(zhǎng)期穩(wěn)定仍待驗(yàn)證。工業(yè)冷凝器通常需經(jīng)歷多年溫度循環(huán)、振動(dòng)、腐蝕及定期清洗。下一步需評(píng)估涂層在復(fù)雜工況下的耐久性、大規(guī)模生產(chǎn)的可行性與成本，并進(jìn)一步考察含氟材料的維護(hù)需求與環(huán)境影響。