Существует два ключевых параметра, описывающих процесс кипения: коэффициент теплопередачи и критический тепловой поток. Оба показателя связаны между собой - все, что улучшает один, как правило, ухудшает второй.
«Если у вас много пузырьков на поверхности нагревания, значит кипение эффективно. Однако эти пузырьки могут слипнуться вместе, что приведет к образованию паровой пленки. Ее теплопроводность ниже, чем у воды, а это ведет к снижению интенсивности кипячения. Из-за такого внутреннего противоречия улучшить оба параметра одновременно довольно сложно» - объяснил один из авторов проекта Янгсуп Сонг (Youngsup Song).
Однако у исследователей это получилось. Они разработали многоуровневое покрытие поверхности кипения, которое препятствует соединению пузырьков в одну пленку. Для этого в качестве первой структуры ученые создали столбики , на вершинах которых были сделаны углубления диаметром 10 микрометров. Кроме того, сам материал получил сложную наноструктуру.
Три «слоя» в текстуре поверхности обеспечивают высокую эффективность кипячения: благодаря столбикам жидкость лучше нагревается за счет больше площади, а сложная структура позволяет постоянно поддерживать жидкость между пузырьками и поверхностью, что не дает пару снизить теплопередачу между водой и источником нагрева.
На сегодняшний день новая разработка не является решением для практического использования. Исследователи, скорее, доказали осуществимость идеи улучшения обоих параметров кипячения одновременно. Только в будущем научный коллектив планирует разработать процесс более доступного текстурирования поверхностей кипячения.