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Condensation Heat-Transfer Performance of Thermally Stable Superhydrophobic Cerium-Oxide Surfaces

저자 : Shim, Jaehwan ,Seo, Donghyun ,Oh, Seungtae ,Lee, Jinki ,Nam, Youngsuk

학술지명 : ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES

권호사항 : Vol.10 No.37 [2018]

발행연도 : 2018년

작성언어 : -

주제어 : rare earth oxide ,cerium oxide ,superhydrophobic surface ,thermal stability ,dropwise condensation ,heat transfer enhancement

자료형태 : 학술저널

수록면 : 31765-31776(12쪽)

제공처 : NDSL

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<P>We introduce a thin (<200 nm) superhydrophobic cerium-oxide surface formed by a one-step wet chemical process to enhance the condensation heat-transfer performance with improved thermal stability compared to silane-treated surfaces. The developed cerium-oxide surface showed a superhydrophobic characteristic with a low (<5°) contact angle hysteresis because of the unique surface morphology and hydrophobicity of cerium oxide. The surface was successfully incorporated to popular engineering materials including copper, aluminum, and steel. Thermal stability of the surfaces was investigated by exposing them to hot (∼100 °C) steam conditions for 12 h. The introduced ceria surfaces could maintain active dropwise condensation after the thermal stability test, whereas silane-treated surfaces completely lost their hydrophobicity. The heat-transfer coefficient was calculated using the thermal network model incorporating the droplet size distribution and morphology obtained from the microscopic measurement. The analysis shows that the suggested cerium-oxide surfaces can provide approximately 2 times and 5 times higher heat-transfer coefficient before and after the thermal stability test, respectively, mainly because of the decrease in the thermal conduction resistance across droplets. The results indicate that the introduced nanostructured cerium-oxide surface is a promising condenser coating to enhance the droplet mobility and the resulting condensation heat-transfer performance for various thermal and environmental applications, especially those being exposed to hot steam conditions.</P>
[FIG OMISSION]</BR>

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