Международная группа инженеров из Университета Райса (США) и Эдинбургского университета (Великобритания) разработала инновационный и масштабируемый метод создания текстурированных алюминиевых поверхностей с улучшенными свойствами отвода жидкости.

Учёные предложили использовать недорогие виниловые маски и доступный лаковый полимер в сочетании с физической и химической обработкой поверхности алюминия. Созданные таким способом поверхности демонстрируют различную смачиваемость — от супергидрофобной до гидрофильной, в зависимости от обработки. Минимальный размер элементов текстуры составляет 1,5 мм.

«Этот метод представляет важный шаг в инженерии поверхностей, — отмечает Дэниел Престон, доцент кафедры машиностроения Университета Райса. — Обеспечивая точный контроль над смачиваемостью и тепловыми свойствами, мы открываем новые возможности для масштабного производства улучшенных теплопередающих поверхностей».

Образцы алюминия с чередующимися полосами гладкой (светлее) и протравленной (темнее) топографии, демонстрируют контрастную смачиваемость.
Источник: Geoff Wehmeyer / Rice University

Процесс создания текстурированной поверхности включает несколько этапов. Сначала на полированный алюминий наносится виниловая маска, затем проводится двухступенчатое травление для создания микро- и наноструктурированных зон. Исследователи использовали передовые методы визуализации для характеристики разрешения узоров и их смачиваемости.

Эксперименты показали, что на текстурированных поверхностях капли конденсата скатываются значительно эффективнее, чем на однородных. Тепловизионная съёмка выявила существенные различия в излучательной способности между гладкими и текстурированными участками.

«Алюминий широко используется в устройствах терморегулирования благодаря высокой теплопроводности, низкой плотности и невысокой стоимости, — поясняет Джефф Уэймейер, соавтор исследования. — Наш метод добавляет новое измерение его функциональности, позволяя инженерам точно настраивать теплообмен при конденсации».

Технология имеет широкие перспективы применения: от охлаждения серверов в дата-центрах до предотвращения обледенения крыльев самолётов, лопастей ветряных турбин и линий электропередач. В отличие от традиционной фотолитографии, новый метод экономичен и подходит для обработки больших поверхностей.