Skákací kapky by mohly nabídnout efektivnější tepelnou správu

Anonim

Skákací kapky by mohly nabídnout efektivnější tepelnou správu

Věda

Ben Coxworth

12. ledna 2012

2 obrázky

Vědci vytvořili nový typ systému řízení tepla, který využívá skoky vody

Když máte mokrou pokožku, nepochybně zaznamenáte pocit ochlazení, jak se vysychá. Je to proto, že vodní kapičky s sebou odvádějí teplo od pokožky, protože se odpařují. Termické diody s fázovou změnou pracují stejným způsobem - pomocí procesu odpařování a kondenzace používají kapalinu k přenášení tepla z věcí, jako jsou například mikročipy. Ve většině těchto diod se kapalina umístěná na horkém povrchu odpařuje, pára pak stoupá na chladnější povrch, kde kondenzuje zpět do kapaliny. V cyklu s uzavřenou smyčkou gravitačně následně nese tento kondenzát zpět na horký povrch, takže se opět může odpařit. Nyní vědci z univerzity Duke University v Severní Karolíně objevili metodu, jak získat kondenzované vodní kapky, které se skočí zpět na horký povrch - a mohou tak učinit jakýmkoli směrem, včetně rovného hrotu.

Experimenty s vévodou zahrnovaly dvě měděné desky, z nichž jedna byla potažena superhydrofobním (vysoce vodu odpuzujícím) materiálem a druhá s superhydrofilním (vysoce absorpčním) materiálem. Voda, která byla nanesena na superhydrofilní desku, by zpočátku zůstala, ale pak se odpařovala, jakmile se zhoršovala. Vzhledem k tomu, že obě desky byly umístěny tváří v tvář pouze s mezery mezi nimi o rozměru 1, 6 mm, vodní pára mohla cestovat nahoru, bokem nebo dokonce dolů na chladič, superhydrofobní desku, na níž by se kondenzovala.

Zatímco nejmenší z kapiček by zůstávalo na tomto chladnějším povrchu, jakmile se dva z nich spojily dohromady do jedné větší kapičky, ta kapka by se stala předmětem povrchových vodoodpudivých vlastností. To by způsobilo, že by se skočil z tohoto povrchu a zpět na horkou, superhydrofilní desku, takže celý proces mohl proběhnout znovu.

"Když je superhydrofobní povrch chladnější než superhydrofilní povrch, je transport tepla velmi účinný při fázových změnách, stejně jako pot odnímání tělesného tepla, když je superhydrofobní povrch teplejší, teplo je blokováno a dioda se chová jako dvojitého okna ", řekl vedoucí projektu Chuan-Hua Chen, odborný asistent strojního inženýrství a vědy o materiálech. "Jelikož skokové kapky v našem systému jsou velmi malé, gravitace na nich má zanedbatelný vliv, a proto zařízení založená na tomto přístupu mohou být orientována libovolným směrem bez nutnosti se obávat gravitace.

Konvenční tepelné diody s fázovou změnou jsou ovlivňovány gravitací, protože kondenzát se na ni spoléhá ke spuštění. Tubulární diody tento problém vyřeší, ale jejich tvar omezuje jejich aplikace. Diody skákajících-kapiček však mohou být vyrobeny v jakémkoli počtu tvarů.

Chen dodal, že tato technologie je také velmi škálovatelná, takže by mohla být použita ve všech, od počítačových čipů až po solární panely až po střechy budov.

Článek o výzkumu Duke byl nedávno zveřejněn v časopise Applied Physical Letters .

Vědci vytvořili nový typ systému řízení tepla, který využívá skoky vody

Vodní kapka je odpuzována z hydrofobního povrchu

Chcete čistší, rychlejší načítání a bez čtení reklam?
Vyzkoušejte nový Atlas Plus. Přihlaste se nyní pouze za AU $ 29 za rok.