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超疏水微通道内水流动与传热特性的研究的综述报告
超疏水微通道是指一种表面拥有极高的疏水性质与微米级别通孔的微流道结构。在超疏水微通道中，水极难湿润通道表面，从而在一定压力下形成“静黏附层”，有效抑制了水在通道内部的流动。常见的制备超疏水微通道的方法包括化学修饰、纳米颗粒沉积、电纺等技术。超疏水微通道在多领域中有着广泛应用，如微流控芯片、液滴发生器、微电池、水处理系统等，其在微流动与传热方面的特性也备受关注。
超疏水微通道的水动力特性是一个值得探究的课题。在超疏水微通道内部，由于“静黏附层”的存在，水分子的平均速度较慢。相关研究表明，在压力梯度相同的情况下，超疏水微通道内的液体流动速度比常规通道要小。在横向尺寸相同的情况下，超疏水微通道内的流动阻力显著小于常规通道。同时，由于其表面形态的不规则性，其内部存在空腔及弯曲结构，因此在微小尺度范围内，流体流动中的摩擦效应以及微观涡街现象的产生均会对超疏水微通道的流动特性产生重大影响。
另一方面，超疏水微通道内部的传热特性也是一项关注的焦点。实验研究表明，超疏水微通道的表面温度分布极不均匀，通道入口处的温度明显低于其他部位。在超疏水微通道内部，由于液体排斥性强，传热介质的面积暴露量减小，因此传热系数相应下降。在这种情况下，芯片表面的传热性能极差，这阻碍了微电子器件等高端技术的发展。为了弥补这一不足，科学家提出了多种方法和策略，如表面活性剂的引入、利用化学键将表面涂层固定在通道内壁上、制备具有粗糙表面的超疏水微通道等。
除了以上的研究方向，还有许多研究者致力于探究超疏水微通道的其他特性。例如，超疏水微通道在液滴生成与控制方面具有重要应用，特别是在微生物检测以及药物输送等领域。超疏水微通道的难度在于其制备技术非常复杂，运用领域也相当狭窄，因此目前对于超疏水微通道的研究多集中在理论层面上。未来，应该加强对超疏水微通道在不同领域应用中的研究，以期为微流动与传热技术的进一步发展奠定坚实基础。