微細ナノ構造表面の形成によって液滴の挙動を制御することは、凝縮熱伝達を強化する有効な方法である。既存の研究は主に液滴の跳ね返り挙動を制御するための革新的な微細構造やナノ構造に焦点を当てており、2つの構造の適合関係が凝縮熱伝達に与える影響についてはほとんど議論されていない。本研究では、調製プロセスパラメータを制御することにより、同一の微細構造で異なるナノ構造、同一のナノ構造で異なる微細構造を持つ3枚のCuOナノシート-マイクロチャネル超疎水表面を得た。2つの表面ペアにおける液滴の動力学的挙動を比較することで、表面強化凝縮熱伝達のメカニズムを探求した。研究結果は、微細構造パラメータを高めることで液滴の合体跳ね返りを促進し、ピン止め液滴のサイズを効果的に小さくできること、ナノ構造パラメータを低減することで核生成部位が増加し、Cassie状態の液滴の臨界サイズが減少することを示している。微細ナノ構造の協調制御により、一次ラプラス圧力F_Δp1と二次ラプラス圧力F_Δp2が向上し、より小さい臨界液滴跳ね返り直径と高い跳ね返り率を得て、過冷却度1~16Kの範囲で凝縮熱伝達係数を12%~41%向上させる。このような微細ナノ構造の協調作用による制御方法は、凝縮表面の熱伝達強化に新たな視点を提供する。

滴状凝縮;液滴跳ね返り;微細ナノ構造協調;伝熱強化