中文摘要：

采用电化学抛光、阳极氧化和离子镀等手段在铝、紫铜和不锈钢等基材表面上加工出各种纳米形貌，并使能与液态水反应的特定纳米材料与基材表面相复合，从而研制出能与冷凝水反应并留下"印记"的纳米表面形貌实验表面。控制表面过冷度以在表面上形成冷凝过程的纳米级初始液相，然后通过AFM 和/或STM等技术检测表面状态的变化，在介观尺度检测出冷凝过程初始液相的形态，从而确定滴状冷凝初始液滴形成的两种假说哪种为正确。此外，还将应用扫描隧道显微镜等技术测量材料表面及液核的分形，并将液核数与表面分形维数相关联。 根据新相形成的热力学计算结果，滴状冷凝初始液核的尺寸为3～10纳米，但迄今为止前人只是在微米尺度观测了滴状冷凝的状态，而从纳米到微米范围冷凝过程的情况没有实验结果。冷凝传热历史上一直存在着固定成核中心和膜破裂两种截然不同的假说，如果能用纳米技术实验验证这两种假说的真伪，则将为传热研究作出重大贡献。

结论摘要：

滴状冷凝初始液滴形成机理一直是悬而未决的问题。本项目依据水蒸气凝液能与镁反应从而在冷凝表面留下凝液"痕迹"的原理，在镁表面进行初始滴状冷凝实验，然后用电子探针和扫描电镜检测镁表面上化学成分的变化。结果表明冷凝后镁表面上氧含量明显增加。进而又建立了镁与凝液反应的动力学模型，推算出初始液滴所占面积分率远小于1。同时电子探针扫描结果证明氧元素在镁表面上呈不均匀分布，所形成的纳米尺度初始液核与新相形成热力学的计算结果相吻合，凝液所占面积分率的实测结果与动力学计算结果也相吻合。因此，滴状冷凝初始凝液仅在表面的局部区域产生，而不是以薄液膜的形式覆盖表面,即滴状冷凝初始液滴的形成机理在纳米尺度下符合固定成核中心假说。为研究表面微观形貌同滴状冷凝之间的关系，采用差分计盒维数法计算表面分形维数并与成核中心数相关联。结果表明分形维数越大，表面初始液核数也越多。于是本项目对Rose的成核中心数计算式进行了修正，获得了能够体现表面形貌影响的新计算式，并在此基础上建立了描述滴状冷凝液滴分布和传热速率的新的数学模型。已撰写和发表12篇学术论文，其中SCI收录3篇，EI收录6篇。圆满完成了原定的研究内容和目标。