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電子科大鄧旭教授團(tuán)隊(duì) PNAS: 蘇菲旋轉(zhuǎn)的Leidenfrost液滴
2023-09-01  來源:高分子科技

  傳統(tǒng)意義上來說,水滴落在熱固體表面上要么經(jīng)歷劇烈的接觸沸騰,要么呈現(xiàn)出穩(wěn)定懸浮狀態(tài),也就是Leidenfrost狀態(tài)。在Leidenfrost狀態(tài)下,液滴處于表面/水滴界面處的水迅速蒸發(fā)產(chǎn)生的絕緣蒸汽層上,這嚴(yán)重影響了熱量傳遞。



  近日,電子科技大學(xué)鄧旭教授團(tuán)隊(duì)揭示了液滴在熱表面上一種全新的穩(wěn)定狀態(tài),也就是水滴可以穩(wěn)定的站立一個(gè)疏水的熱平滑表面上,被稱為站立的Leidenfrost狀態(tài)。水滴利用一種特殊的部分粘附在熱表面上來穩(wěn)定自身,并引發(fā)獨(dú)特的變形和旋轉(zhuǎn)行為,類似于蘇菲旋轉(zhuǎn)舞蹈。團(tuán)隊(duì)對這一Leidenfrost狀態(tài)進(jìn)行了深入分析,揭示了維持水滴穩(wěn)定的部分附著機(jī)制以及隨后發(fā)生的旋轉(zhuǎn)變形過程。這一發(fā)現(xiàn)不僅拓展了我們對Leidenfrost狀態(tài)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?qū)⒃跓醾鲗?dǎo)、表面潤濕性等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,為相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展提供了新的可能性。該工作以“A standing Leidenfrost drop with Sufi whirling”發(fā)表在《Proceedings of the National Academy of Sciences。文章的第一作者是電子科技大學(xué)基礎(chǔ)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(xué)院李勇博士,通訊作者為鄧旭教授電子科技大學(xué)物理學(xué)院陳龍泉教授和香港理工大學(xué)王鉆開教授團(tuán)隊(duì)參與本項(xiàng)目聯(lián)合研究。 


1. 具有蘇菲旋轉(zhuǎn)特性的站立Leidenfrost液滴 


2. 站立Leidenfrost狀態(tài)下液滴變形和旋轉(zhuǎn)的起源 


3. 站立Leidenfrost狀態(tài)形成機(jī)制探究 


4. 站立Leidenfrost狀態(tài)的精準(zhǔn)控制和傳熱效率調(diào)控。


  上述研究揭示了這種穩(wěn)定的站立Leidenfrost狀態(tài)部分粘附及隨后變形旋轉(zhuǎn)的基本機(jī)制。這種站立狀態(tài)的熱傳遞效率比傳統(tǒng)的懸浮的Leidenfrost狀態(tài)高出多達(dá)390%,為諸多場景提供了潛在應(yīng)用,比如在高溫下進(jìn)行基于液滴的熱傳遞、混合和化學(xué)合成等領(lǐng)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(xué)、表面物理化學(xué)等相關(guān)研究。2013年畢業(yè)于德國馬普高分子研究所,2014-2015年美國加州大學(xué)伯克利分校/美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室博士后研究員。擔(dān)任德國馬普學(xué)會國際伙伴小組組長,中國化學(xué)會仿生材料化學(xué)委員會委員,英國皇家化學(xué)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 Letter,Advanced Material, Angewandte Chemie等雜志發(fā)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(quán)發(fā)明專利31項(xiàng)。獲得中國十大科技新銳人物,中國化學(xué)會菁青化學(xué)新銳獎,四川省青年科技獎,化學(xué)化工與材料京博優(yōu)秀博士論文銀獎(博士生導(dǎo)師),中國膠體與界面化學(xué)優(yōu)秀青年學(xué)者獎,德國洪堡基金會貝塞爾研究獎。擔(dān)任National Science Review編委。


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