Тонкий шар оксиду алюмінію подвоює швидкість передачі тепла від поверхні

Покривши неймовірно тонким шаром оксиду алюмінію металеву поверхню, дослідники з Технологічного інституту штату Джорджія (США) подвоїли швидкість передачі тепла від нагрітої твердої поверхні (наприклад, каструлі на плиті) до рідини (у цій каструлі).

Нагрівання води до кипіння в ємності – що може бути банальнішим? Але, як не дивно, це дуже ефективний метод теплопередачі. У цьому випадку трансфер можна описати як «безперервний потік тепла». Однак існує критична точка, після якої тверда поверхня стає занадто гарячою, і ефективність кип'ятіння втрачається.

Як говорять самі інженери, можливість відстрочити момент досягнення критичної температури могла б зіграти важливу роль у розвитку нових підходів до керування температурними параметрами електронних компонентів, а також дозволила б збільшити ефективність безлічі існуючих енергосистем, що потребують цього вже сьогодні.

Неефективний процес теплового трансферу: забагато надто великих пухирців у киплячій воді.

Отже, під час кипіння пухирці відводять велику кількість тепла від твердих поверхонь. Але пухирці також непогано справляються з роллю ізоляторів, що не дозволяють рідині здійснювати повторне зволоження поверхні, тим самим перериваючи тепловий трансфер. Покриття з оксиду алюмінію товщиною всього у кілька сотень атомів (1/1000 товщини людської волосини) має високу спорідненість до води і, як результат, полегшує повторне змочування твердої поверхні.

Для одержання покриття з оксиду алюмінію використовувався метод атомно-шарової епітаксії, що дозволив вченим дуже точно контролювати товщину шару. Завдяки винятковій тонкості додатковий оксидний шар не збільшує термічний опір, проте дійсно інтенсифікує ефективність процесу переносу тепла у цілому.

Результати дослідження опубліковані у журналі Applied Physics Letters.

Що ж, почекаємо, коли подібні технології знайдуть реальне застосування (водяне охолодження, нагрівання води на теплових і атомних електростанціях та ін.).

За матеріалами: http://infonova.org.ua/science/