冷凝是一种普遍存在于自然界和工业生产、生活当中的相变现象,其中滴状冷凝具有极佳的传热效果,比膜状冷凝高出一个量级。许多研究者一直探索着通过修饰冷凝表面的方式促进实现滴状冷凝,近年来微纳米尺度上的修饰成为研究热点。本文巧妙的利用铜丝烧结的技术,在铜表面上实现了微米级异质表面的制备。制备出的亲水超疏水混合表面中,亲水区域宽度约为35 μm,超疏水区域为65 μm,这种快速巧妙的非硅微加工方法在之前的文献中未报道过。在此技术基础上,本文同时制备出了疏水超疏水混合表面。本文针对这两种混合表面以及纳米草表面进行了传热实验,并将高分子表面作为对照实验。实验在纯蒸汽环境中进行,控制实验段区域蒸汽温度在60 ℃左右,流速在3 m/s。冷侧水温从0.5 ℃到40 ℃变化,调整实验表面的过冷度。实验结果发现,四种表面的冷凝传热系数:高分子表面>疏水超疏水表面>纳米草表面>亲水超疏水表面。此外,除高分子表面外的三种表面均出现一定的“失效”现象。由于三种失效表面均存在纳米草结构,本文针对纳米草表面展开细致研究。新鲜纳米草表面传热系数随表面过冷度增大而减小,从90.46 kWk/m2K降至63.7 kW/m2K,相较于膜状冷凝,强化了 3.17至4.5倍。通过高速摄影机拍摄发现,随过冷度的增大,表面液滴依次出现弹跳、滚动、滑动现象。而随着实验的重复进行,纳米草表面逐渐失效,最终传热系数降低至35 kW/m2K,冷凝表面也出现“液泛”现象。经过扫描电镜观测发现,这是由纳米草结构倒伏、折断所致。实验发现,高分子表面的传热系数在110 kW/m2K至80 kW/m2K之间,高于新鲜纳米草表面。通过建立纳米草表面传热热阻模型,发现纳米草结构内水蒸气热阻极大。同时通过建立纳米草表面液滴浸润模型以及液滴脱落能量转换模型,解释了新鲜纳米草传热特性以及液滴形态。