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防水表面可以有效地煮沸水 保持电子产品的凉爽

根据最新一期“ 物理评论快报 ”封面上的研究,如果所有空气和蒸汽首先从系统中排出,那么排斥水的表面可以支持有效的沸腾。

 防水表面可以有效地煮沸水 保持电子产品的凉爽

水通常在亲水表面沸腾,以冷却核反应堆和高功率电子设备,防止它们过热。普渡大学的研究表明,最具防水性的表面,超疏水材料,不仅可以在适当的条件下有效地煮沸水,而且比亲水表面保持凉爽。

“从表面取出热量的一种方法是从中煮沸,”机械工程副研究教授Justin Weibel说。“但是没有人会考虑使用超疏水表面来改善沸腾。”

消费类电子产品 - 包括笔记本电脑甚至一些智能手机 - 在金属“热管”中加入水,消散这些设备在使用时产生的热量,将其冷却。用于电动车辆,超级计算机和飞机的高功率电子设备特别需要更有效的方法来防止过热。

“超疏水表面以前被认为不适合煮沸,因为它们不能保持湿润,”普渡大学机械工程博士生和该论文的第一作者Taylor Allred说。“你在表面上得到一层蒸汽,因为蒸汽是一种非常好的热绝缘体,你可以使表面绝缘而不是冷却它。”

过去的研究使科学家们相信,如果没有这层绝缘蒸汽,超疏水表面可能会在比亲水表面更低的温度下沸腾。一些研究已经尝试制作图案化表面以获得亲水性和疏水性材料的益处,但是由于疏水性区域,研究人员尚未实现具有图案化的完全无蒸汽的表面。

“我们意识到,如果我们能够在从超疏水表面沸腾之前执行一个关键步骤,我们就可以在一个方面获得最佳的疏水和亲水表面行为,”Purdue的Goodson机械工程杰出教授兼主任Suresh Garimella说。冷却技术研究中心。

Allred首先浸没表面,然后加热周围的水,小心不要直接从表面沸腾。这样做可以去除通常被困在超疏水表面纹理内的空气层,使水能够穿透纹理并完全润湿它,就像它对亲水表面一样。

预润湿超疏水表面的纹理导致在沸腾期间小气泡的“钉扎”,这意味着它们在膨胀时不会在表面上扩散。相反,它们在没有聚结成蒸汽毯的情况下离开,并用液态水保持表面湿润。疏水性材料也能够形成比亲水性表面更多的小气泡,从而使表面更有效地冷却。

“有很多关于制作超疏水表面并将它们用于各种应用的论文。通过这项研究,我们开辟了一个可以部署的全新领域,”Garimella说。

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