Kogende gennembrud:Nanocoating fordobler varmeoverførselshastigheden

Ved at tilføje en utrolig tynd belægning af aluminiumoxid til en metaloverflade, forskere ved Georgia Institute of Technology har fordoblet den hastighed, som varme bevæger sig fra en fast overflade - såsom en gryde på en komfur - ind i væsken i gryden. Resultaterne er publiceret i American Institute of Physics' tidsskrift Anvendt fysik bogstaver .

Poolkogning er den mest almindelige og velkendte metode til opvarmning af en beholders indhold, og er en bemærkelsesværdig effektiv varmeoverførselsmetode. Overførslen af ​​varme i dette tilfælde omtales som "varmefluxen". Der findes, imidlertid, et kritisk punkt, hvor en fast overflade bliver for varm og pool-kogende effektivitet går tabt.

"At forsinke den kritiske flux kan spille en vigtig rolle i at fremme termisk styring af elektronik samt forbedre effektiviteten af ​​en række energisystemer, "siger Bo Feng, Ph.D., Georgia Tech-forskeren, der leder dette projekt.

I kogning, bobler transporterer store mængder varme fra faste overflader, men boblerne fungerer også som en isolator, forhindrer væsken i at genvæde overfladen og derved afbryde varmeoverførslen. Aluminiumoxidbelægningen – kun nogle få hundrede atomer tyk (1/1, 000 tykkelsen af ​​et menneskehår) – har en høj affinitet til vand og, som resultat, letter den hurtige genfugtning af den faste overflade.

"Dette er den primære årsag til forbedringen af ​​varmeoverførslen, "siger Feng. Der blev brugt en teknik til deponering af atomlag til at kontrollere tykkelsen. Ved at opnå en så tynd belægning, det ekstra lag aluminiumoxid øgede ikke den termiske modstand mærkbart, men det øgede den samlede varmeoverførsel.

"Det potentielle bidrag fra denne undersøgelse ligger i at skræddersy befugtningsevnen af ​​overflader på nanometerskalaen, derved i høj grad øge varmeoverførslen under poolkogning, " tilføjer G.P. "Bud" Peterson, Ph.D., direktør for Georgia Techs tofasede varmeoverførselslaboratorium. "Dette er især lovende for applikationer, hvor implementeringen af ​​nanorør- eller nanowire-arrays er mulig."

Nanorør- og nanotrådarrays er en anden effektiv måde at forbedre poolkogende varmeoverførsel på. Kombination af disse to teknikker – nanorør og/eller nanotrådarrays og nanocoating ved atomlagsaflejring – kan øge poolkogningseffektiviteten endnu mere.