萊頓弗羅斯特效應對傳熱的限制獲得突破

當溫度超過萊頓弗羅斯特點（LFP）時，固體和液體之間會形成連續的蒸汽層，從而產生熱阻并突然降低傳熱。在硅柱陣列上設計具有高導熱性（約30W/ （m· K）和一維納米孔的剛性膜可將LFP提高到約570℃。盡管這種設計巧妙地將蒸汽疏散與固液接觸分離，但水滴的蒸發時間通常保持在10s的范圍內，這不允許在很寬的范圍內實現高傳熱性能。

近日，香港城市大學王鉆開教授，吉林大學于吉紅院士和法國巴黎文理研究大學David Quéré教授（共同通訊作者）設計和構建了一種熱裝甲（STA）結構，可將LFP提高到1150℃，即比以前達到的溫度高出600℃，且仍保持熱傳遞。該設計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。具有對比熱特性和幾何特性的材料共存，協同地將通常均勻的溫度轉化為非均勻的溫度，在所有溫度下產生橫向吸芯材料的性質和增強的熱冷卻。此外，結構化熱裝甲僅受其熔點的限制，而不受設計的限制。該材料可以制成柔性器件，附著在多種結構的表面，使其同樣具有高效液冷的能力。

該研究相關成果以Inhibiting the Leidenfrost effect above 1000℃for sustained thermal cooling為題發表在Nature上。