聚焦激光束破解沸騰的奧秘

材料牛注：Shalabh Maroo 教授的研究小組及其合作者通過研究單個氣泡產生和使其穩定存在的方法，揭示出沸騰的奧秘，為熱傳遞領域做出了很大的貢獻。

耐住自己的性子，對“心急水不開”諺語進行測試。實驗過程就像等待油漆看干透一樣無趣，但是水最終會開始沸騰。當水開時，水中會形成一系列的氣泡，這些氣泡會迅速升至水面。一旦沸騰開始，它以瘋狂的速度開始蒸發，并且在你的鍋爐上迅速創造出一個沸騰的熱氣環境。水開了也就該繼續做飯了。

蒸汽泡在加熱表面的液體描繪三相接觸線示意圖

人們很早就用沸水來做飯，但水也用在我們的冰箱，甚至在國際空間站的冷卻系統中。在美國，通過沸騰的蒸汽推動蒸汽渦輪機所產生的電量占到國家總發電量的百分之九十。盡管水有著這么多用途，科學家們也進行了50多年的研究，很難想象在對沸騰的上還有什么是人類沒有挖掘到的。然而，與所有的事物同理，總是有更多信息需要人類去發現、去了解。在沸騰中氣泡的形成還有待進一步的解釋。

沸騰過程主要是在各蒸汽泡的底部由非常薄的液膜的動力學驅動。研究人員發現研究這個領域在現實世界是具有挑戰性的，因為很難進行細致的觀察。在沸騰中，氣泡不知道會在什么位置形成，而一旦他們出現了，他們都是稍縱即逝，立即離開受熱面。

現在，Shalabh Maroo 教授的研究小組及其在NIST和RPI的合作者用聚焦的激光束間斷的打擊沸水，在液體池中創建出單個氣泡，可幾個小時在表面上保持穩定，而不是毫秒的展現。

該方法為研究人員用顯微鏡研究蒸汽氣泡提供了必要的時間，以一定的方法來優化沸騰的過程，最大限度的提高表面溫度上升的最小熱移量。 Maroo設想，它也將為許多傳熱系統的進步打開新世紀的大門。

“有了這個技術，我們能夠分析沸騰的基本面，”Maroo說。“新的認識將有助于研究人員設計表面結構以實現所需的熱傳遞，準確的預測并在外層太空加強沸騰，缺乏重力會導致氣泡在加熱表面保持靜止，創造下一代熱管理電子技術“。

Maroo的成果已經全文發表在其自然出版集團的高影響力期刊，科學報告，Maroo闡述了他的方法和這項研究成果，其中包括一個穩態泡沫的親水（喜水）和疏水性（排斥水）的形成和分析脫氣和定期（含有溶解氣）水表面的科學成就;原位成像接觸的行區域以測量蒸汽泡的接觸角，并分析確定傳熱系數，實驗測量在沸騰的微表層可能的上限值。

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感謝材料人編輯楊鵬程部供素材。