(相關(guān)資料圖)

科研團(tuán)隊(duì)使用了 3 種不同表面不同尺寸的材料，協(xié)作來改善效率。相關(guān)成果發(fā)表在《Advanced Materials》上，該團(tuán)隊(duì)包括 MIT 的畢業(yè)生 Youngsup Song、福特工程學(xué)教授 Evelyn Wang、以及 MIT 的其他 4 名同學(xué)。

在煮沸工藝中最核心的兩個(gè)要素就是熱傳導(dǎo)系數(shù)（HTC）和臨界熱流量（CHF）。在材料設(shè)計(jì)中，這兩個(gè)要素往往存在一種平衡，因此單純地改善其中一個(gè)要素就會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)要素變差。而兩個(gè)要素都是煮沸工藝中的重要因素。科研團(tuán)隊(duì)通過在材料表面添加不同的紋理，科學(xué)家找到了同時(shí)改善這兩個(gè)要素的方法。

Song 表示：“這兩個(gè)要素都是非常重要的。但由于內(nèi)在的平衡，同時(shí)改善這兩個(gè)要素卻是非常困難的。其原因是如果沸騰的表面出現(xiàn)了大量的氣泡，這表明煮沸工藝是非常高效的。可是在表面出現(xiàn)大量氣泡之后它們也可以合并在一起，在沸騰表面形成蒸汽膜。而這個(gè)蒸汽膜會(huì)阻礙熱表面到水的熱傳導(dǎo)。一旦表面和水之間出現(xiàn)蒸汽，這就會(huì)降低熱傳播效率，并降低 CHF 值”。

Song 目前就職于勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室，該項(xiàng)目是他的博士畢業(yè)論文。通過添加一系列細(xì)小的空腔/凹痕，讓材料表面能夠有效的固定這些氣泡，從而防止它們擴(kuò)散形成蒸汽膜。

在他的研究中，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了從 10 微米到 2 毫米不等的凹坑，來阻止形成蒸汽膜。不過這些凹坑也影響了煮沸的效率。為此科研團(tuán)隊(duì)將材料表面處理盡量控制在較小范圍內(nèi)，在納米級(jí)別創(chuàng)建這些凹坑，并增加表面預(yù)期，從而產(chǎn)生更多的氣泡。