OBRABOTKAMETALLOV Vol. 28 No. 3 2026 187 MATERIAL SCIENCE пленки и приводит к значительному увеличению коэффициента теплоотдачи (heat transfer coeffi cient, HTC). Коэффициент теплоотдачи при капельной конденсации значительно выше – как правило, на порядок по сравнению с пленочной конденсацией, особенно при конденсации пара. Это улучшение коэффициента теплоотдачи при капельной конденсации имеет глубокие последствия для эффективности и производительности многих промышленных процессов конденсации с точки зрения более эффективного теплообмена и использования энергии. Функционализация поверхности для достижения гидрофобности обычно необходима для получения капельной конденсации [26, 27]. Благодаря своим гидрофобным свойствам графен был признан потенциальным кандидатом для таких покрытий. Экспериментальные измерения и моделирования оценивают краевой угол смачивания графена водой в диапазоне от 95 до 100 градусов [28]. Рафии (Rafi ee) и соавторы также обнаружили, что графеновые пленки на различных подложках являются «смачивающе прозрачными» (wetting transparent) и не изменяют смачиваемость нижележащей подложки [29]. Однако с увеличением числа слоев графена это поведение меняется и в конечном счете сходится к краевому углу смачивания объемного графита. Кроме того, возможно улучшение гидрофобных свойств путем наноструктурирования поверхности подложки или использования методов структурирования [30]. Эта модификация поверхности способствует увеличению краевого угла смачивания, что содействует капельной конденсации. Кроме того, было обнаружено, что слои графена, выращенные на медных подложках, снижают гистерезис краевого угла, это приводит к меньшему закреплению водяных капель. Данное свойство важно для обеспечения движения капель и максимальной эффективности капельной конденсации (DWC). Однородные графеновые покрытия обычно изготавливаются с использованием методов химического осаждения из газовой фазы (chemical vapour deposition, CVD). Альтернативно хлопья могут быть получены путем отслаивания графита с последующим осаждением на подходящие подложки [31, 32]. Эти методы обеспечивают точный контроль над толщиной и однородностью слоя графена, что делает их выгодными для различных применений. Однако такие процессы могут быть трудоемкими, энергоемкими и дорогостоящими. Оксид графена (GO) имеет ряд преимуществ, включая хорошую совместимость с органическими и водными растворителями и простоту технологической обработки [33]. С помощью различных процессов смачиваемость покрытий GO может быть изменена на гидрофобную [34]. Хотя имеется значительный объем литературы [28, 35] по смачиваемости графеновых пленок, но исследования, специально рассматривающие расчеты теплообмена при капельной конденсации пара, остаются относительно редкими. Тем не менее графен и оксид графена уже были исследованы в приложениях кипения в критических электрических устройствах [36, 37]. Покрытия из графена и GO показали перспективность в повышении эффективности теплообмена в различных контекстах. Например, Рафии и соавторы [29] наблюдали увеличение теплообмена на 30 % на графеновых покрытиях на медных подложках по сравнению с чистой медью при конденсации влажного воздуха. Хак (Haque) и соавторы [38, 39] исследовали рост водяных капель на покрытых GO медных подложках и событие замерзания, подчеркивая потенциал графеновых покрытий в управлении процессами, связанными с водой. Однако конкретное применение графеновых покрытий для усиления теплообмена при конденсации пара остается ограниченным. Используя подходящие методы нанесения графеновых покрытий на медь и другие металлические трубы и подложки в сочетании с различными наножидкостями, исследователи показали многообещающие улучшения в тепловых характеристиках и механизмах теплообмена. Замечательные свойства и универсальность графена делают его востребованным материалом в различных передовых технологиях и промышленных областях. Однако в значительной части опубликованных исследований авторы использовали растворы GO, из-за чего полученные пленки часто имели неравномерную толщину, что указывает на необходимость дальнейшего изучения методов изготовления или нанесения покрытий. Из-за ограничений метода CVDнанесения для массового производства выбор других подходящих методов нанесения остается сложной задачей для рассматриваемого при-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1