流体力学：持続的な熱冷却のための1000°C以上でのライデンフロスト効果の抑制

高温の固体上で液滴が浮揚するライデンフロスト効果は、高温での熱伝達を低下させることが知られている。ライデンフロスト温度は、材料のテクスチャリングによって固–液接触を向上させたり、表面に溝を配列してぬれ現象と蒸気ダイナミクスを分離したりすることによって高めることができる。しかし、ライデンフロスト温度と熱冷却の両方を、広い温度範囲にわたって最大化することは、相いれない可能性がある。今回我々は、ライデンフロスト効果を、従来よりも600°C高い1150°Cまで抑制しつつ、熱伝達は維持する、構造化サーマルアーマーの合理的設計について報告する。我々の設計は、熱の逃げ道となる鋼鉄製ピラー、液体を移送し拡散させる埋め込み断熱膜、蒸気を排出するU字溝からなる。対照的な熱的特性と幾何学的特性を持つ材料が共存することで、これらが共に働いて、通常は均一な温度が不均一な温度に変化し、あらゆる温度で横方向の移送が生じ、熱冷却が促進する。構造化サーマルアーマーは、設計上の不具合ではなくその融点によってのみ制限される。この材料は柔軟性を有するようにできるため、構造化が困難な基材に貼り付けることができる。今回の戦略は、これまで未知の領域であった超高温固体の効率的な水冷を実現する可能性がある。

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