【资料图】
科研团队使用了3种不同表面、不同尺寸的材料进行协作,以提高效率。相关成果发表于《Advanced Materials》。该团队包括麻省理工学院毕业生Youngsup Song、福特工程教授Evelyn Wang 和其他四名麻省理工学院同学。
沸腾过程中两个最核心的要素是传热系数(HTC)和临界热流(CHF)。在材料设计中,这两个元素之间通常存在平衡,因此简单地改进其中一个元素会导致另一个元素恶化。这两种元素都是沸腾过程中的重要因素。通过在材料表面添加不同的纹理,科学家们找到了一种同时改善这两种元素的方法。
宋说:“这两个要素都很重要。但由于内在的平衡,要同时提高这两个要素是非常困难的。原因是,如果沸腾表面出现大量气泡,则表明沸腾已经发生。”这个过程效率不是很高,但是,表面出现大量气泡后,它们也可以合并在一起,在沸腾表面形成蒸汽膜,而这个蒸汽膜会阻碍表面与水之间的热传导。降低传热效率并降低CHF 值。”
宋目前在劳伦斯伯克利国家实验室工作,该项目是他的博士论文。通过添加一系列小空腔/凹坑,材料表面可以有效固定这些气泡,从而防止它们扩散形成蒸汽膜。
在他的研究中,该团队创建了10 微米到2 毫米的凹坑,以防止蒸气膜的形成。但这些坑也影响了煮沸的效率。为此,科研团队试图将材料的表面处理控制在较小的范围内,在纳米级别上制造这些凹坑,并增加表面积,从而产生更多的气泡。