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湿空气冷凝表面润湿梯度构建及冷凝液滴运动行为调控的任务书
任务书
题目：湿空气冷凝表面润湿梯度构建及冷凝液滴运动行为调控
研究背景与意义：
随着能源需求不断增长，使用太阳能和风能等可再生能源逐渐成为人们关注的焦点。其中，太阳能是最为广泛利用的一类可再生能源。但是，由于其受日照时间、地理位置、气象条件等因素的制约，其发电效率变化较大。因此，在太阳能的利用过程中，对其转化效率的提高与损耗减少无疑是切中要害的问题。而湿空气冷凝技术作为一种多年来被广泛使用的降温方法，其被广泛应用于空调、冷库、食品冷藏等领域。近年来，湿空气冷凝技术开始被应用于太阳能电池的冷却。因此，对于湿空气冷凝技术的研究具有十分重要的现实意义。
此外，在近些年来的研究中，科学家们发现通过表面润湿梯度的构建可以有效地影响液滴在固/液界面上的运动行为。因此，通过液滴运动行为的调控可以进一步提高湿空气冷凝技术的效率。所以，对于液滴运动行为的调控机制的深入研究能够拓展湿空气冷凝技术的应用领域。
研究内容与方法：
本文的研究主要围绕如何构建具有润湿梯度的表面以及利用液滴运动行为来提高湿空气冷凝技术效率展开。主要内容和方法如下：
1.构建润湿梯度表面：本研究将首先提出一种新型的表面润湿技术，通过在表面附上一定的化学组分来制造一定的润湿梯度。同时，利用微流控技术或纳米印刷技术来实现表面微/纳米级别的高度组分。利用相关的标准样品表征技术，来验证表面润湿梯度的构建效果。
2.研究液滴的运动行为：为了研究液滴在表面上的运动行为，我们将使用成像技术、数据处理及分析等手段来观测和记录液滴的运动轨迹、速度和尺寸等关键数据。同时，我们将建立适合液滴在表面上运动的数学模型，探究不同的物理条件（如润湿性、表面张力等）对液滴运动行为的影响，进一步提高液滴流动的效率。
3.调控冷凝液滴流动行为：通过表面润湿梯度对于液滴运动行为的调控，我们将建立一套有效的实验流程来判断不同的结构和物理条件等因素对于液滴在不同表面上的运动行为的影响。同时，我们将建立出一套反馈控制框架，对冷凝液滴的运动行为进行精细化调控。进一步提高湿空气冷凝技术的效率。
研究预期结果：
1.提出一种新型的表面润湿技术，并成功实现润湿梯度表面的构建。
2.研究液滴在不同的物理条件下表面运动行为，建立适合液滴流动行为的数学模型。
3.构建出一套有效的实验流程，精细地对冷凝液滴的运动行为进行调控，提高湿空气冷凝技术的效率。
研究意义及创新点：
本研究将提出一种新型的表面润湿技术，并成功实现润湿梯度表面的制造。同时，本文将深入研究冷凝液滴在不同表面润湿性和表面张力等物理条件下的运动行为，建立适合液滴流动的数学模型，并提出新型的反馈控制框架。从而进一步提高湿空气冷凝技术的效率，在太阳能电池冷却、空调等相关领域中得到广泛应用。
计划进度：
2022年9月-2022年11月：文献资料收集、知识储备和方案论证。
2022年12月-2023年2月：制备表面润湿梯度的样品，并进行表面润湿性测试。
2023年3月-2023年5月：开发液滴运动行为测量及分析系统，搭建液滴运动行为实验平台。
2023年6月-2023年8月：研究表面润湿梯度对液滴运动行为的影响，建立对液滴运动轨迹的模型。
2023年9月-2023年11月：建立液滴运动行为精细化调控框架，进行实验验证。
2023年12月-2024年2月：论文撰写和提交，论文答辩。
经费预算：
本研究的主要经费用于实验项目设备购置、实验材料采购、参与会议论坛和论文发表等相关研究开支。本研究资金的总预算约为100万元。
参考文献：
[1]林硕晗.基于润湿梯度控制的液滴摩擦与流动行为相关研究[D].南昌:江西师范大学,2018.
[2]付剑涛,钱志新,闫玉山.Luikov湿空气冷凝热传递和流动机制的实验研究[J].制冷学报,2020,41(05):731-739.
[3]Xu,X.,etal.Superhydrophobicsurfacebasedonmultifunctionaltrisiloxane:Fabrication,characterization,andstabilityassessment.AppliedSurfaceScience,2020,528:146882.