Ytor som stöter bort vatten kan stödja effektiv kokning om all luft och ånga tas bort från ett system först, enligt forskning som visas på omslaget till det senaste numret av Fysiska granskningsbrev .

Vatten kokas vanligtvis från hydrofila ytor för att kyla kärnreaktorer och högeffektelektronik, förhindrar att de överhettas. Purdue University forskning har visat att de mest vattenavvisande ytorna som möjligt, superhydrofoba material, inte bara kan koka vatten effektivt under rätt förhållanden, men även hålla sig svalare än hydrofila ytor.

"Ett av sätten att ta bort värme från en yta är att koka från den, sa Justin Weibel, docent i maskinteknik. "Men ingen överväger vanligtvis att använda superhydrofoba ytor för att förbättra kokningen."

Konsumentelektronik - inklusive bärbara datorer och till och med vissa smartphones - har vatten i metall "värmerör" som leder bort värmen som genereras när dessa enheter används, kyler av dem. Högeffektselektronik som används i elfordon, superdatorer och flygplan kräver särskilt effektivare medel för att förhindra överhettning.

"Superhydrofoba ytor ansågs tidigare vara dåliga för att koka eftersom de inte kan förbli våta, sa Taylor Allred, en Purdue doktorand i maskinteknik och första författare på tidningen. "Du får en filt av ånga på ytan, och eftersom ånga är en mycket bra värmeisolator, du isolerar ytan istället för att kyla den."

Tidigare forskning har fått forskare att tro att utan detta lager av isolerande ånga, superhydrofoba ytor kan potentiellt koka vid lägre temperaturer än hydrofila. Flera studier har försökt göra mönstrade ytor för att få fördelarna med både hydrofila och hydrofoba material, men forskare hade ännu inte uppnått en helt ångfri yta med mönstring på grund av de hydrofoba områdena.

"Vi insåg att om vi kunde utföra ett nyckelsteg innan vi kokar från den superhydrofoba ytan, vi kan få det bästa av både hydrofoba och hydrofila ytbeteenden på ett, " sa Suresh Garimella, Purdue's Goodson Distinguished Professor of Mechanical Engineering och chef för Cooling Technologies Research Center.

Allred sänkte först ytan och värmde sedan upp det omgivande vattnet, var noga med att inte koka direkt från själva ytan. Genom att göra det avlägsnades luftskiktet som normalt är fångat i texturen på den superhydrofoba ytan, tillåta vatten att istället tränga in i texturen och väta den helt som det skulle göra för en hydrofil yta.

Förvätning av texturen på en superhydrofob yta resulterar i att små bubblor "stiftar" under kokning, vilket innebär att de inte sprider sig över ytan när de expanderar. De avgår istället utan att smälta samman till en ångfilt och hjälper till att hålla ytan våt med flytande vatten. Hydrofoba material kan också bilda många fler små bubblor än hydrofila ytor, så att ytan kan kylas mer effektivt.

"Det finns många artiklar om att göra superhydrofoba ytor och använda dem för en mängd olika tillämpningar. Med denna forskning, vi har öppnat upp ett helt nytt område där de kan distribueras, sa Garimella.