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下雨天车窗总被雨水“盖住”?科学家:试试热传导表面材料

前瞻网 2022-01-06 15:30

 

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如果在雨中驾驶,你最好祈祷雨滴在挡风玻璃上滚动或反弹,而不是“涂抹”在挡风玻璃上,更不是冻住。圣路易斯华盛顿大学McKelvey工程学院的一个工程师团队发现,水滴在斥水的光滑表面上的动态过程里,热传导所起的作用比人们以前想象的要大。

机械工程与材料科学助理教授Patricia Weisensee使用高速成像方法研究了当水滴撞击加热的光滑拒水表面时形成的微小气泡。研究结果发表在2022年1月1日出版的《实验热学和流体科学》杂志上。

只有几百微米大小的气泡会在水滴内部形成,当吸收了下面的空气后,它会从表面弹起。

在实验室里,研究人员在三种加热的表面上测试了水滴:特氟隆涂层和两种类似的材料:PDMS,一种具有生物相容性的材料;以及HTMS,一种疏水性硅烷基涂层。使用同步的高速光学和高速红外成像,他们发现,从光滑表面转移到水滴的热量随着扩散速度的增加而增加。此外,他们发现,随着表面温度的增加,气泡的大小和形状也发生了变化。有趣的是,在表面温度为50℃和65℃时,总的热传导分别减少了5.6%和7.1%,因为气泡减少了总的液-固接触面积。总的来说,这整个过程只持续了几毫秒,但会对这些系统的冷却效率和液滴动力学产生深远影响。

研究员表示:“尽管这只是一项特定的研究,但我们的发现对其他系统也有影响,如挡风玻璃、飞机机翼或风力涡轮机叶片。”

该研究论文题为'Low Weber number droplet impact on heated hydrophobic surfaces',已发表在《实验热学和流体科学》期刊上。

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责任编辑: 4162SKX

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