聚焦激光束破解沸腾的奥秘

材料牛注：Shalabh Maroo 教授的研究小组及其合作者通过研究单个气泡产生和使其稳定存在的方法，揭示出沸腾的奥秘，为热传递领域做出了很大的贡献。

耐住自己的性子，对“心急水不开”谚语进行测试。实验过程就像等待油漆看干透一样无趣，但是水最终会开始沸腾。当水开时，水中会形成一系列的气泡，这些气泡会迅速升至水面。一旦沸腾开始，它以疯狂的速度开始蒸发，并且在你的锅炉上迅速创造出一个沸腾的热气环境。水开了也就该继续做饭了。

蒸汽泡在加热表面的液体描绘三相接触线示意图

人们很早就用沸水来做饭，但水也用在我们的冰箱，甚至在国际空间站的冷却系统中。在美国，通过沸腾的蒸汽推动蒸汽涡轮机所产生的电量占到国家总发电量的百分之九十。尽管水有着这么多用途，科学家们也进行了50多年的研究，很难想象在对沸腾的上还有什么是人类没有挖掘到的。然而，与所有的事物同理，总是有更多信息需要人类去发现、去了解。在沸腾中气泡的形成还有待进一步的解释。

沸腾过程主要是在各蒸汽泡的底部由非常薄的液膜的动力学驱动。研究人员发现研究这个领域在现实世界是具有挑战性的，因为很难进行细致的观察。在沸腾中，气泡不知道会在什么位置形成，而一旦他们出现了，他们都是稍纵即逝，立即离开受热面。

现在，Shalabh Maroo 教授的研究小组及其在NIST和RPI的合作者用聚焦的激光束间断的打击沸水，在液体池中创建出单个气泡，可几个小时在表面上保持稳定，而不是毫秒的展现。

该方法为研究人员用显微镜研究蒸汽气泡提供了必要的时间，以一定的方法来优化沸腾的过程，最大限度的提高表面温度上升的最小热移量。 Maroo设想，它也将为许多传热系统的进步打开新世纪的大门。

“有了这个技术，我们能够分析沸腾的基本面，”Maroo说。“新的认识将有助于研究人员设计表面结构以实现所需的热传递，准确的预测并在外层太空加强沸腾，缺乏重力会导致气泡在加热表面保持静止，创造下一代热管理电子技术“。

Maroo的成果已经全文发表在其自然出版集团的高影响力期刊，科学报告，Maroo阐述了他的方法和这项研究成果，其中包括一个稳态泡沫的亲水（喜水）和疏水性（排斥水）的形成和分析脱气和定期（含有溶解气）水表面的科学成就;原位成像接触的行区域以测量蒸汽泡的接触角，并分析确定传热系数，实验测量在沸腾的微表层可能的上限值。

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感谢材料人编辑杨鹏程部供素材。