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城大結構熱裝甲可液體冷卻高溫

By on January 28, 2022

原文刊於信報財經新聞「StartupBeat創科鬥室

城大教授王鑽開(左二)及其研究團隊,開發出一種結構熱裝甲,聲稱可克服萊頓弗羅斯特效應。

城大教授王鑽開(左二)及其研究團隊,開發出一種結構熱裝甲,聲稱可克服萊頓弗羅斯特效應。(城大圖片)

香港城市大學的研究團隊,開發出一種結構熱裝甲,聲稱有效把液體冷卻的應用溫度,提升至攝氏1000度以上,克服萊頓弗羅斯特效應(Leidenfrost Effect)帶來的散熱難題,有望應用於航天科技和新一代核反應堆等;研究已刊登在學術期刊《自然》上。

望用於航天及核反應堆

萊頓弗羅斯特效應是1756年發現的經典物理現象。當液體滴落在溫度遠超其沸點的固體表面時,液體與固體表面之間,瞬間產生絕熱的蒸氣層,使液體懸浮並阻斷固液接觸,導致傳熱效果顯著降低,甚至使液體無法冷卻高溫表面。因此,目前航空及航天引擎,以至新一代核反應堆等,大多採用低效的氣體冷卻,而非高效液體冷卻。

即使在1150°C極端高溫下,結構熱裝甲仍能有效將液體冷卻。(城大圖片)

即使在1150°C極端高溫下,結構熱裝甲仍能有效將液體冷卻。(城大圖片)

多年來,科學家一直嘗試克服這難題。今次城大團隊研發的多層級復合結構熱裝甲,結構整體由貫穿的導熱柱體支撐,起到快速傳熱作用;中層嵌有絕熱的多孔薄膜,以極速吸入及蒸發液體;底層的U形通道則用作及時排出蒸氣。

城大機械工程學系教授王鑽開表示,團隊設計的結構熱裝甲,即使在攝氏1150度的極端高溫下,仍能完全抑制萊頓弗羅斯特效應,「可以製作成柔性器件,並緊固裝配在各種形狀的表面……對於難以直接微加工的表面也具有巨大的實用潛力。」

結構熱裝甲可以製作成柔性器件。(城大圖片)

結構熱裝甲可以製作成柔性器件。(城大圖片)

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