学术成果—徐进良教授团队在微纳米尺度相变传热领域取得重要进展

池沸腾传热自提出以来,广泛应用于航空航天、蒸汽动力、石油化工、电子冷却等高能量密度传递的工业领域。汽泡底部三相接触线区域为液-汽界面与固体表面相接部分,是决定传热过程的关键。根据傅里叶导热定律,液膜越薄传热越好。然而,三相接触线区域液膜最薄处液体分子与固体壁面的粘附力导致蒸发受阻,形成非蒸发薄膜,出现“最薄液膜不传热”的传热悖论,纳米尺度非蒸发膜的传热潜力受到限制。

为解决“最薄液膜不传热”的传热悖论,我校徐进良教授团队通过在沸腾表面引入纳米脊梁,破坏了非蒸发区域,增强“惰性”液体分子的汽化活性,突破了汽泡内部传热极限。一旦非蒸发区的液体分子被激活,则立刻出现剧烈沸腾现象:汽泡频率比目前文献报道的最高频率高一个量级,同时沸腾曲线发生反转。本工作为微/纳米尺度热管理及利用纳米技术调控沸腾气泡频率提供了一种新的思路。

该成果题为“Overcoming the Heat Transfer Paradox: Nano Ridges Induce “Pistol Bubbles” and Reverse the Boiling Curve”,发表在国际著名期刊Nano Letters上。华北电力大学为论文唯一完成单位,第一作者为徐进良教授,通讯作者为余雄江助理研究员。该研究获得国家自然科学基金(52206197,52130608)和中央高校基本科研业务费专项资金(2023MS014)的支持。Nano Letters是物理领域国际顶级杂志,IF=10.8,创刊于2001年,由American"" Chemical Society(美国化学学会)出版,报告纳米科学和纳米技术领域的基础、应用和新兴研究的原创成果。

论文连接:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03337

初审:余雄江

复审:王敏

审核:张永生