當(dāng)溫度超過(guò)萊頓弗羅斯特點(diǎn)(LFP)時(shí),固體和液體之間會(huì)形成連續(xù)的蒸汽層,從而產(chǎn)生熱阻并突然降低傳熱。在硅柱陣列上設(shè)計(jì)具有高導(dǎo)熱性(約30W/ (m· K)和一維納米孔的剛性膜可將LFP提高到約570℃。盡管這種設(shè)計(jì)巧妙地將蒸汽疏散與固液接觸分離,但水滴的蒸發(fā)時(shí)間通常保持在10s的范圍內(nèi),這不允許在很寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高傳熱性能。
近日,香港城市大學(xué)王鉆開(kāi)教授,吉林大學(xué)于吉紅院士和法國(guó)巴黎文理研究大學(xué)David Quéré教授(共同通訊作者)設(shè)計(jì)和構(gòu)建了一種熱裝甲(STA)結(jié)構(gòu),可將LFP提高到1150℃,即比以前達(dá)到的溫度高出600℃,且仍保持熱傳遞。該設(shè)計(jì)包括用作熱橋的鋼柱、用于吸走和散布液體的嵌入式絕緣膜和用于疏散蒸汽的U形通道。具有對(duì)比熱特性和幾何特性的材料共存,協(xié)同地將通常均勻的溫度轉(zhuǎn)化為非均勻的溫度,在所有溫度下產(chǎn)生橫向吸芯材料的性質(zhì)和增強(qiáng)的熱冷卻。此外,結(jié)構(gòu)化熱裝甲僅受其熔點(diǎn)的限制,而不受設(shè)計(jì)的限制。該材料可以制成柔性器件,附著在多種結(jié)構(gòu)的表面,使其同樣具有高效液冷的能力。
該研究相關(guān)成果以Inhibiting the Leidenfrost effect above 1000℃for sustained thermal cooling為題發(fā)表在Nature上。