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電子科大鄧旭教授團隊 PNAS: 蘇菲旋轉的Leidenfrost液滴
2023-09-01  來源:高分子科技

  傳統意義上來說,水滴落在熱固體表面上要么經歷劇烈的接觸沸騰,要么呈現出穩定懸浮狀態,也就是Leidenfrost狀態。在Leidenfrost狀態下,液滴處于表面/水滴界面處的水迅速蒸發產生的絕緣蒸汽層上,這嚴重影響了熱量傳遞。



  近日,電子科技大學鄧旭教授團隊揭示了液滴在熱表面上一種全新的穩定狀態,也就是水滴可以穩定的站立一個疏水的熱平滑表面上,被稱為站立的Leidenfrost狀態。水滴利用一種特殊的部分粘附在熱表面上來穩定自身,并引發獨特的變形和旋轉行為,類似于蘇菲旋轉舞蹈。團隊對這一Leidenfrost狀態進行了深入分析,揭示了維持水滴穩定的部分附著機制以及隨后發生的旋轉變形過程。這一發現不僅拓展了我們對Leidenfrost狀態的理解,也為液滴在高溫表面上的行為提供了新的視角。該研究或將在熱傳導、表面潤濕性等領域產生深遠影響,為相關技術和應用的發展提供了新的可能性。該工作以“A standing Leidenfrost drop with Sufi whirling”發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences。文章的第一作者是電子科技大學基礎與前沿研究院的楊金龍副研究員、王德輝教授和四川音樂學院李勇博士,通訊作者為鄧旭教授電子科技大學物理學院陳龍泉教授和香港理工大學王鉆開教授團隊參與本項目聯合研究。 


1. 具有蘇菲旋轉特性的站立Leidenfrost液滴 


2. 站立Leidenfrost狀態下液滴變形和旋轉的起源 


3. 站立Leidenfrost狀態形成機制探究 


4. 站立Leidenfrost狀態的精準控制和傳熱效率調控。


  上述研究揭示了這種穩定的站立Leidenfrost狀態部分粘附及隨后變形旋轉的基本機制。這種站立狀態的熱傳遞效率比傳統的懸浮的Leidenfrost狀態高出多達390%,為諸多場景提供了潛在應用,比如在高溫下進行基于液滴的熱傳遞、混合和化學合成等領域。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1073/pnas.2305567120


  鄧旭教授,國家杰出青年基金獲得者。主要從事材料表面科學、表面物理化學等相關研究。2013年畢業于德國馬普高分子研究所,2014-2015年美國加州大學伯克利分校/美國勞倫斯伯克利國家實驗室博士后研究員。擔任德國馬普學會國際伙伴小組組長,中國化學會仿生材料化學委員會委員,英國皇家化學會會士(FRSC)。研究成果以第一作者或通信作者在Nature, Science, Nature Materials, National Science Review, Physical Review LetterAdvanced Material, Angewandte Chemie等雜志發表文章100余篇。研究工作被引用8400余次。獲得中國、歐洲和美國授權發明專利31項。獲得中國十大科技新銳人物,中國化學會菁青化學新銳獎,四川省青年科技獎,化學化工與材料京博優秀博士論文銀獎(博士生導師),中國膠體與界面化學優秀青年學者獎,德國洪堡基金會貝塞爾研究獎。擔任National Science Review編委。


  材料表面科學中心主頁:https://www.x-mol.com/groups/dengxu
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