Genom att lägga till en otroligt tunn beläggning av aluminiumoxid på en metallyta, forskare vid Georgia Institute of Technology har fördubblat hastigheten som värmen går från en fast yta – till exempel en kastrull på en spis – till vätskan i grytan. Resultaten publiceras i American Institute of Physics tidskrift Bokstäver i tillämpad fysik .
Poolkokning är den vanligaste och vanligaste metoden för att värma en behållares innehåll, och är en anmärkningsvärt effektiv värmeöverföringsmetod. Överföringen av värme i detta fall kallas "värmeflödet". Det existerar, dock, en kritisk punkt där en fast yta blir för varm och poolkokningseffektiviteten går förlorad.
"Att försena det kritiska flödet kan spela en viktig roll för att förbättra termisk hantering av elektronik samt förbättra effektiviteten hos ett antal energisystem, säger Bo Feng, Ph.D., Georgia Tech-forskaren som leder detta projekt.
I kokning, bubblor transporterar bort stora mängder värme från fasta ytor, men bubblorna fungerar också som en isolator, förhindrar att vätskan återväter ytan och därigenom avbryter värmeöverföringen. Aluminiumoxidbeläggningen – endast några hundra atomer tjock (1/1, 000 tjockleken av ett människohår) – har en hög affinitet till vatten och, som ett resultat, underlättar snabb återvätning av den fasta ytan.
"Detta är den främsta anledningen till att värmeöverföringen förbättras, " säger Feng. En atomskiktsavsättningsteknik användes för att kontrollera tjockleken. Genom att uppnå en så tunn beläggning, det ytterligare lagret av aluminiumoxid ökade inte nämnvärt termisk motstånd, men det ökade den totala värmeöverföringen.
"Det potentiella bidraget från denna undersökning ligger i att skräddarsy vätbarheten hos ytor på nanometerskala, vilket ökar värmeöverföringen kraftigt under poolkokning, " tillägger G.P. "Bud" Peterson, Ph.D., chef för Georgia Techs tvåfasvärmeöverföringslaboratorium. "Detta är särskilt lovande för applikationer där implementeringen av nanorör eller nanotrådar är möjliga."
Nanorör och nanotrådar är ett annat effektivt sätt att förbättra poolens kokande värmeöverföring. Att kombinera dessa två tekniker – nanorörs- och/eller nanotrådarrayer och nanobeläggning genom atomskiktsavsättning – kan öka poolkokningseffektiviteten ytterligare.
