为了应用微纳表面工程方法抑制换热表面上的污垢沉积，本文在AISI304不锈钢基底上制备和表征了微纳米TiO₂和TiO₂-FPS疏水涂层，并在自行研制的、带有污垢数据在线自动采集系统的、传热表面垂直放置的池沸腾装置中开展了CaCO₃和CaSO₄水溶液池沸腾传热和结垢研究，另外进行了TiO₂涂层的腐蚀实验研究，取得了如下研究结果：1.微纳米TiO₂和TiO₂-FPS疏水涂层去离子水饱和池沸腾研究表明，相比TiO₂涂层，TiO₂-FPS复合疏水涂层因具有较低的表面能，较大的汽化核心密度，较小的汽泡酝酿时间和较高的汽泡脱离频率而增强传热10%以上。2.不同涂层表面上饱和CaCO₃溶液池沸腾污垢沉积规律研究表明，与不锈钢相比，TiO₂涂层的渐近污垢热阻下降约30%，TiO₂-FPS复合疏水涂层的渐近污垢热阻下降约50%。应用渐近污垢热阻曲线方程可以较好地拟合饱和CaCO₃溶液在不同表面上的池沸腾污垢沉积数据。不同涂层表面上饱和CaSO₄溶液池沸腾污垢沉积规律研究表明，TiO₂涂层表面污垢热阻略低于不锈钢表面，而TiO₂-FPS复合涂层的污垢热阻约为不锈钢基底的0.5倍，说明TiO₂-FPS复合涂层可以显著抑制污垢沉积。不同表面上CaCO₃与CaSO₄的微观形貌研究表明，TiO₂涂层上为方解石型垢，TiO₂-FPS涂层上为霰石型垢，在TiO₂和TiO₂-FPS涂层上的CaCO₃污垢均较为蓬松，易于去除。表面上的CaSO₄垢致密，较难去除。3.基于XDLVO和DLVO理论的CaSO₄颗粒与换热表面间的胶体相互作用分析表明，应用XDLVO理论预测不同表面的结垢趋势更为准确；欲抑制换热表面结垢，可以在换热表面涂覆低表面能非极性F-C化学键材料，以减小污垢颗粒和换热表面间的Lewis酸碱作用分量。4.应用Tafel极化曲线、循环伏安法和电化学阻抗等电化学方法，在3.5%NaCl和0.05M NaOH混合溶液中研究了TiO₂涂层的耐腐蚀性能，结果表明，相比不锈钢，厚度为288.9±0.8nm的致密TiO₂涂层的腐蚀电势提高约0.12V，腐蚀电流约下降为0.1倍，极化电阻增大约17倍，耐腐蚀性能提高；TiO₂涂层在腐蚀介质中为多级腐蚀过程。