Нанометровое покрытие из оксида алюминия удваивает скорость переноса тепла

Покрыв невероятно тонким слоем оксида алюминия металлическую поверхность, исследователи из Технологического института штата Джорджия (США) удвоили скорость передачи тепла от нагретой твёрдой поверхности (например, кастрюли на плите) к жидкости (в этой кастрюле).

Неэффективный процесс теплового трансфера: слишком много слишком больших пузырьков в кипящей воде.

Нагревание до кипения воды в ёмкости — что может быть банальнее? Но, как ни удивительно, это очень эффективный метод теплопередачи. В этом случае трансфер можно описать как «непрерывный поток тепла». Однако существует критическая точка, после которой твёрдая поверхность становится слишком горячей, и эффективность кипячения теряется.

Но ведь не о кипячении же воды мы собрались рассуждать? Нет. Хотя и об этом тоже.

Как говорят сами инженеры, возможность отсрочить момент достижения критической температуры могла бы сыграть важную роль в развитии новых подходов к управлению температурными параметрами электронных компонентов, а также позволила бы увеличить эффективность множества существующих энергосистем, нуждающихся в этом уже сегодня.

Итак, при кипении пузырьки отводят большое количество тепла от твёрдых поверхностей. Но пузырьки также неплохо справляются с ролью изоляторов, не позволяющих жидкости производить повторное увлажнение поверхности, тем самым прерывая тепловой трансфер.

Покрытие из оксида алюминия толщиной всего в несколько сотен атомов (1/1 000 толщины человеческого волоса) имеет высокое сродство к воде и, как результат, облегчает повторное смачивание твёрдой поверхности.

Для получения покрытия из оксида алюминия использовался метод атомно-слоевой эпитаксии, позволивший учёным очень точно контролировать толщину формируемого слоя. Благодаря исключительной тонкости дополнительный оксидный слой не увеличивает термическое сопротивление, зато действительно интенсифицирует эффективность процесса переноса тепла в целом.

Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Physics Letters.

Что ж, подождём, когда подобные технологии доберутся до реального применения (водяное охлаждение, нагрев воды на тепловых и атомных электростанциях и пр.). Может, хоть тогда не понадобится развешивать повсюду ртутные лампы, потенциально отравляя всё вокруг в судорожных попытках сэкономить на дорогущем электричестве...

Подготовлено по материалам PhysOrg.