在數據中心的液冷系統里，大家最熟悉的可能是冷板、換熱器、泵、管路和冷卻液這些“硬件主角”。但你是否想過，在這些部件中，看似不起眼的表面處理，其實也正悄悄發揮著重要作用？

為突破液冷系統散熱效率瓶頸，一種有效策略是對冷板、均溫板及散熱器與冷卻液的接觸界面進行優化。超親水涂層，憑借其極端潤濕特性，正成為實現這一目標的關鍵技術手段之一。顧名思義，它能讓水在金屬表面“鋪開來”而非 “滾下去”——水滴接觸角小于10°，特定處理后甚至低于5°。這意味著更大的接觸面積與更高的換熱效率。它不像傳統防腐涂層那般厚重，也不直接參與換熱過程，卻憑借極低的水滴接觸角、優良的親水性和耐腐蝕能力，為液冷部件的散熱性能與長期穩定性 “添磚加瓦”。

什么是 “超親水”？

“疏水”和“親水”是描述材料表面對水的潤濕性的兩個重要概念。簡單來說：

●親水（Hydrophilic） 表示材料表面對水具有強烈的吸引力，水滴接觸材料表面后會迅速鋪展開來，形成較小的接觸角，表現為水容易“潤濕”表面。親水表面有利于形成連續的水膜，有助于提高熱交換效率和自清潔能力。

●疏水（Hydrophobic） 則表示材料表面對水具有排斥作用，水滴在表面會聚成球狀，接觸角較大，水不容易擴散開。疏水表面常用于防水、防污，但在熱管理中可能降低液體與表面的接觸效率。

這兩個性質反映了材料表面的化學結構和微觀形貌，對實際應用中的散熱、防腐和清潔性能具有重要影響。

△ 不同潤濕性表面對比（來源：網絡公開圖片）

所謂“超親水”，是指材料表面能與水形成極強的親和作用，使得水滴鋪展角（接觸角）低于10°，甚至更小。水不會在表面形成水珠，而是迅速鋪展開形成水膜。

這樣的效果，在實際應用中帶來諸多直接好處：

●增大水與金屬的接觸面積：在冷卻液流動或冷凝場景下，強化熱交換界面的熱傳導效率；

●形成連續水膜：對換熱表面有輔助導熱作用，降低熱點形成幾率；

●具備“自清潔”能力：水在表面流動時能“卷走”灰塵、顆粒等污物；

●形成隱形保護膜：透明且不影響光澤，但能顯著提高抗指紋、抗氧化、耐鹽霧等性能。

超親水與散熱的關系

想象把水倒在荷葉上（疏水）和擦干凈的玻璃上（親水），哪一個更容易鋪展開并帶走熱？顯然是后者。液冷系統的核心目標是高效將設備產生的熱量快速帶走，而冷板與冷卻液的接觸性能，是影響換熱效率的關鍵因素之一。

親水與疏水：熱傳導的“門面擔當”

親水表面形成的連續薄水膜能夠大幅增加冷板與液體之間的接觸面積，降低界面熱阻，促進熱量更高效地傳遞到冷卻液中。

疏水表面則相反，水滴在表面呈球形，實際與冷板的接觸面積較小，熱交換受阻，導致局部溫度升高，降低整體散熱效果。

△ 親水和疏水表面換熱效率對比

在微觀尺度上，親水表面多由極性基團或粗糙結構構成，能夠增強水分子與材料表面的結合力，促使液體鋪展。而疏水表面通常含有非極性或低表面能材料，阻礙水分子擴散。這種區別在液冷系統中體現為冷卻液能否均勻分布在冷板內表面、是否形成高效換熱界面。

但這層“親水膜”的優勢遠不止于散熱提升：

●自清潔：水膜能輕松“卷走”灰塵污漬，減少設備維護頻率

●耐腐蝕、長鹽霧：為銅、鋁等金屬件提供額外防護

●抗指紋、易膠粘：便于后續貼合封裝、避免表面污染

●高溫穩定：在720°C氣氛下處理后仍保持優良親水性

小材料，大未來？

雖然這類親水膜并不直接決定整個系統的換熱極限，但從材料工程角度看，它為液冷技術打開了一扇新的“微觀之門”：

●未來是否可以進一步集成到微通道或熱交換表面？

●是否能與納米材料、導熱填料協同優化局部散熱？

●在數據中心之外，例如儲能、電動汽車液冷系統中，是否也能一試？

隨著液冷技術不斷向更高功率密度、更低能耗、更高可靠性發展，這類輕量化、功能復合的表面涂層，或許將成為提升“系統熱管理品質”的小技巧之一。

已有部分企業在液冷散熱器、冷板等器件中嘗試應用這類技術，其兼容性與可靠性也初步顯現出一定優勢。對追求更高散熱效率、更長設備壽命的數據中心而言，它或許是下一個值得關注的“小材料·大改進”。

武漢先進院親水相關技術儲備

武漢先進院依托材料人工智能和涂層技術領域強大的研發團隊和豐富的產業化經驗，基于自研材料大模型開發了涂層中試智能體和工作流，形成了系列成套涂層技術體系。創新性地開發了光固化超親水涂層技術，并成功實現外墻防霧薄膜、防霧涂料等的技術開發，產品性能達到行業領先水平，可廣泛應用在醫療器械、航海航天、汽車工業、光學等領域。

研發團隊自研超親水合成樹脂，開發無溶劑涂料體系，實現揮發性有機化合物（VOC）的零排放，適配先進涂裝設備，能耗降低達80%，加速推動產業鏈升級。目前，該技術已與世界五百強企業達成項目合作，實現超親水功能薄膜用于酒店玻璃外墻防霧的實際應用，具體產品指標及性能演示如下：

△ 武漢先進院超親水功能薄膜產品介紹

△ 武漢先進院超親水功能薄膜性能演示

武漢先進院面向減阻、導流、潤滑、去污、防霧等特種功能進行技術布局，基于下一代UV光固化技術，開發了一系列兼具傳統防護、裝飾的納米功能涂料，包括高透光學涂料、防霧樹脂涂料、超雙疏涂料、防腐蝕涂料和光伏自清潔涂料等，可為光學、工業、汽車、電力系統、光伏新能源等不同領域客戶提供表面處理及涂層技術解決方案。

文章來源：洞見熱管理公眾號

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