超疏水减阻表面制备与应用研究进展

崔梓轩，侯现会，董树亮，安立宝（华北理工大学 机械工程学院）

摘要：流体介质中运动体的阻力优化成为多学科交叉的前沿研究领域。研究表明，船舶和水下航行器的摩擦阻力分别占总阻力的50%和70%，不仅增加了燃料消耗和碳排放，还限制了深海探测等技术的发展。超疏水表面因其独特的微纳米结构和优异的疏水性能，显著降低了流体与固体表面的摩擦阻力，为减阻技术开辟了新方向。本文系统综述了超疏水表面减阻技术的最新进展，涵盖以下四个方面：首先，从理论层面解析超疏水表面的减阻机理，重点探讨空气层稳定性和滑移效应对减阻的影响；其次，详细阐述超疏水表面的制备技术，如化学蚀刻、激光加工、电沉积、模板法等，分析其优缺点，并总结主流测试方法，包括速度测量法、直接测力法、扭矩测量法和压降测量法；再次，归纳超疏水表面在船舶、管道输送、微流控芯片及医疗设备等领域的应用案例，展示其在提升能源效率、降低运营成本及推动绿色转型中的潜力；最后，结合当前技术挑战，展望了超疏水表面减阻规模化应用的前景。

关键词：超疏水表面；流体；减阻；微纳结构；滑移效应；气液界面