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电子科大邓旭教授团队 PNAS: 苏菲旋转的Leidenfrost液滴
2023-09-01  来源:高分子科技

  传统意义上来说,水滴落在热固体表面上要么经历剧烈的接触沸腾,要么呈现出稳定悬浮状态,也就是Leidenfrost状态。在Leidenfrost状态下,液滴处于表面/水滴界面处的水迅速蒸发产生的绝缘蒸汽层上,这严重影响了热量传递。



  近日,电子科技大学邓旭教授团队揭示了液滴在热表面上一种全新的稳定状态,也就是水滴可以稳定的站立一个疏水的热平滑表面上,被称为站立的Leidenfrost状态。水滴利用一种特殊的部分粘附在热表面上来稳定自身,并引发独特的变形和旋转行为,类似于苏菲旋转舞蹈。团队对这一Leidenfrost状态进行了深入分析,揭示了维持水滴稳定的部分附着机制以及随后发生的旋转变形过程。这一发现不仅拓展了我们对Leidenfrost状态的理解,也为液滴在高温表面上的行为提供了新的视角。该研究或将在热传导、表面润湿性等领域产生深远影响,为相关技术和应用的发展提供了新的可能性。该工作以“A standing Leidenfrost drop with Sufi whirling”发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences。文章的第一作者是电子科技大学基础与前沿研究院的杨金龙副研究员王德辉教授和四川音乐学院李勇博士通讯作者为邓旭教授电子科技大学物理学院陈龙泉教授和香港理工大学王钻开教授团队参与本项目联合研究。 


1. 具有苏菲旋转特性的站立Leidenfrost液滴 


2. 站立Leidenfrost状态下液滴变形和旋转的起源 


3. 站立Leidenfrost状态形成机制探究 


4. 站立Leidenfrost状态的精准控制和传热效率调控。


  上述研究揭示了这种稳定的站立Leidenfrost状态部分粘附及随后变形旋转的基本机制。这种站立状态的热传递效率比传统的悬浮的Leidenfrost状态高出多达390%,为诸多场景提供了潜在应用,比如在高温下进行基于液滴的热传递、混合和化学合成等领域。


  原文链接:https://doi.org/10.1073/pnas.2305567120


  邓旭教授,国家杰出青年基金获得者。主要从事材料表面科学、表面物理化学等相关研究。2013年毕业于德国马普高分子研究所,2014-2015年美国加州大学伯克利分校/美国劳伦斯伯克利国家实验室博士后研究员。担任德国马普学会国际伙伴小组组长,中国化学会仿生材料化学委员会委员,英国皇家化学会会士(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等杂志发表文章100余篇。研究工作被引用8400余次。获得中国、欧洲和美国授权发明专利31项。获得中国十大科技新锐人物,中国化学会菁青化学新锐奖,四川省青年科技奖,化学化工与材料京博优秀博士论文银奖(博士生导师),中国胶体与界面化学优秀青年学者奖,德国洪堡基金会贝塞尔研究奖。担任National Science Review编委。


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