莱顿弗罗斯特效应对传热的限制获得突破

当温度超过莱顿弗罗斯特点（LFP）时，固体和液体之间会形成连续的蒸汽层，从而产生热阻并突然降低传热。在硅柱阵列上设计具有高导热性（约30W/ （m· K）和一维纳米孔的刚性膜可将LFP提高到约570℃。尽管这种设计巧妙地将蒸汽疏散与固液接触分离，但水滴的蒸发时间通常保持在10s的范围内，这不允许在很宽的范围内实现高传热性能。

近日，香港城市大学王钻开教授，吉林大学于吉红院士和法国巴黎文理研究大学David Quéré教授（共同通讯作者）设计和构建了一种热装甲（STA）结构，可将LFP提高到1150℃，即比以前达到的温度高出600℃，且仍保持热传递。该设计包括用作热桥的钢柱、用于吸走和散布液体的嵌入式绝缘膜和用于疏散蒸汽的U形通道。具有对比热特性和几何特性的材料共存，协同地将通常均匀的温度转化为非均匀的温度，在所有温度下产生横向吸芯材料的性质和增强的热冷却。此外，结构化热装甲仅受其熔点的限制，而不受设计的限制。该材料可以制成柔性器件，附着在多种结构的表面，使其同样具有高效液冷的能力。

该研究相关成果以Inhibiting the Leidenfrost effect above 1000℃for sustained thermal cooling为题发表在Nature上。