Исследователи разработали новое покрытие поверхности, увеличивающее эффективность теплопередачи при конденсации до 5,5 раз по сравнению с обычными медными покрытиями. Этой технологии удается ускорить образование и отделение водяных капель, что может повысить энергоэффективность электростанций и установок по опреснению воды, а также улучшить охлаждение электронных устройств.
Разработку представила команда под руководством профессоров Ёнг-Сука Нама и Сон Гап Има из Корейского передового института науки и технологий (KAIST). Их исследование показало, что уменьшение толщины и изменение структуры ультратонкого полимерного покрытия способствует образованию большего количества капель и улучшает их отделение от поверхности. Об открытии сообщили 23 августа.
Конденсация важна в промышленности для преобразования пара в воду на электростанциях, получения пресной воды и охлаждения электронного оборудования. На обычных металлических поверхностях капли могут образовываться, а затем сливаются в пленку, что снижает эффективность теплопередачи. Этот процесс напоминает, как несколько слоев одежды сохраняют тепло тела в холодную погоду.
Учёным удалось решить проблему, используя полимерные агрегаты на наноуровне, которые раньше считали «дефектами». Методика инициированной химической осаждения паров (iCVD) помогла создать более тонкий полимерный слой, увеличивая количество зарождающихся капель. Дополнительная термообработка уменьшила силу сцепления капель с поверхностью, ускоряя их отход.
Испытания нового покрытия на медных трубах, используемых в конденсаторах, показали прирост коэффициента теплопередачи до 88 кВт·м-2·К-1, что в 5,5 раз превосходит традиционные медные покрытия, покрытые водяной пленкой. Новое покрытие значительно улучшает эффективность по сравнению с обычными гидрофобными покрытиями.
Профессор Нам отметил, что исследование предлагает использовать ранее считавшиеся дефектами наноструктуры для улучшения образования капель и теплопередачи. Этой технологии предсказывают применение в энергетике и охладительных системах, так как она позволяет наносить ультратонкие покрытия даже на поверхности сложной формы. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.