通过结构-性能关联合理设计聚合物膜形态，以提升凝结性能

《Nature Communications》：Rational design of polymer film morphology via structure-performance linkage for enhanced condensation performance

　　

摘要

在发电、热管理以及集水系统中，滴状凝结对于热传递而言至关重要，但目前这一过程仍受到表面改性的限制，因为这些改性往往无法充分发挥滴状凝结的优势。在此，我们提出了一种基于形态设计的策略，即利用通过化学气相沉积法制备的无针孔氟聚合物薄膜。通过控制薄膜厚度并进行热退火处理，我们找到了纳米级聚集体形态、润湿性以及凝结动力学之间的结构-性能关系。厚度小于100纳米的薄膜所含的聚集体更小且分布更为密集，表面粗糙度也低于500纳米的薄膜，因此其成核密度更高。热退火处理能够提高材料的结晶度，同时降低接触角滞后现象，从而使更小的液滴也能被清除。这些效应共同作用，通过快速成核与频繁的液滴清除，提升了表面更新速度。在纯蒸汽环境下，这类经过形态控制的薄膜相比疏水性自组装单层膜，其热传递效率可提升约50%，为基于凝结原理的热系统中的聚合物涂层设计提供了依据。