城大研發新物料 破解266年物理難題

[2022.01.28] 發表
城大研發的「結構熱裝甲」可由薄鐵片製成,可靈活焊接在扁平或圓柱形實體上(圖),可應用於航空及航天引擎。(城大提供)

【明報專訊】液體可冷卻高溫表面,但當液體滴落在溫度遠超其沸點(boiling point)的高溫面,會產生絕熱的蒸氣層,液體懸浮在面,致冷卻失效,此乃1756年發現的經典物理現象「萊頓弗羅斯特現象」(Leidenfrost Effect)。城大學者領導的研究團隊,最新研發的結構熱裝甲,可置於高溫表面,令液體不受萊頓弗羅斯特現象所限,有效將液體冷卻的應用溫度提升至1000℃以上。

液體冷卻應用溫度升至1000℃

領導研究團隊的城大機械工程學系講座教授王鑽開稱,由於萊頓弗羅斯特現象的緣故,目前航空及航天引擎、新一代核反應堆等在超高溫下進行熱能冷卻,大多是採用低效的氣體冷卻而非高效的液體冷卻。

團隊建構了一種結構熱裝甲,具多層複合結構,如由導熱柱體支撐整體、中層嵌有絕熱的多孔薄膜、底層的U形排蒸氣通道,當置於高溫表面,可令液體在整個溫度區間(100至1150℃),不受萊頓弗羅斯特現象限制,而具有高效、可控的冷卻性能。

助加固航天引擎核反應堆

結構熱裝甲可製作成柔性器件,並緊固裝配在各種形狀的表面,具極大實用潛力,可應用於航空及航天引擎,並提高新一代核反應堆的安全及可靠度,徹底解決266年以來萊頓弗羅斯特效應帶來的難題。

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