近日，河南大学纳米科学与材料工程学院鞠婕教授课题组在防盐垢蒸发表面领域取得新进展，该成果以“Dynamic Brush Surface Inducing Mobile Crystallization for Sustainable Spray Cooling Using Saline”为题，发表在顶级期刊《Nano Letters》上（Nano Lett. 2025, 25, 6, 2404-2410, DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c05828）。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c05828

喷雾冷却通过液滴蒸发带走基底表面热量，是有效的冷却方式。利用海水代替淡水进行喷雾冷却是解决淡水资源危机的有效手段。然而，盐晶在蒸发表面结垢将降低换热效率并发生表面腐蚀，严重制约盐水在喷雾冷却中的应用。目前，现有的防盐垢蒸发表面盐晶难以自脱附，如何降低盐晶与基底表面的粘附力是关键。

本研究将具有高运动性、低粘滞力的聚硅氧烷类液分子刷引入蒸发表面，调控盐水蒸发过程中盐晶成核、生长行为，降低盐晶与基底间的接触面积，构建具有超低粘附特性的蒸发表面。结果证明，在蒸发末期，饱和盐水在动态分子刷表面去湿，自基底表面向盐晶迁移，形成液桥，盐晶在液桥内限域纵向生长，最终在盐晶底部形成如“腿部”的柱状结构，盐晶与基底表面间仅有少量点状接触。将基底倾斜一定角度，盐晶在重力作用下自基底表面滑落。通过连续滴加可实现低浓度、小体积盐水液滴形成盐晶从基底表面粘附到自脱附的转变。另外，在铝合金表面气相沉积SiO₂层后接枝类液分子刷（PBGAA），利用3.5wt%盐水进行喷雾冷却，盐晶可从PBGAA表面自脱附，达到动态平衡（0.015 g），基底表面温度在2 h内从67.9 ℃降至55.4 ℃。普通铝合金表面盐晶逐渐增加（1.242 g），且表面温度从67.9 ℃上升至75.9 ℃。证明该动态分子刷策略可为发展长效稳定盐水喷雾冷却表面提供理论依据和技术手段。

图1. 聚硅氧烷分子刷用于盐水喷雾冷却，盐晶底部形成柱状结构，盐晶可自基底表面脱附。

河南大学纳米科学与材料工程学院为论文第一通讯单位，河南大学纳米科学与材料工程学院赵刘瑞硕士研究生和王依莎硕士研究生为第一作者，纳米科学与材料工程学院罗玉琼副教授、姚晰教授和鞠婕教授为通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院仿生材料与界面科学重点实验室、四川大学环保型高分子材料国家地方联合工程实验室和河南大学的大力支持。