蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，在雨中開(kāi)車時(shí)，雨滴最好是從擋風(fēng)玻璃上滾落或彈出去，而不是擋在擋風(fēng)玻璃上，甚至結(jié)冰。圣路易斯華盛頓大學(xué)麥凱爾維工程學(xué)院（School of Engineering at Washington University in St. Louis）的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在拒水光滑表面的液滴動(dòng)力學(xué)中，熱傳導(dǎo)所起的作用比之前認(rèn)為的要大。

（圖片來(lái)源：wustl）

該校機(jī)械工程與材料科學(xué)助理教授Patricia Weisensee等人利用高速成像方法，微觀捕獲并研究水滴撞擊加熱、光滑、防水表面時(shí)所形成的氣泡，從而得出這一結(jié)果。該氣泡只有幾百微米大小，當(dāng)其從表面升起時(shí)，會(huì)吸收下面的空氣，從而在水滴中形成。Weisensee表示：“研究人員在液滴上制造毛細(xì)波，因?yàn)橐旱卧谂鲎矔r(shí)會(huì)壓縮，然后通過(guò)液滴發(fā)出沖擊波，從而產(chǎn)生一個(gè)中間夾著氣泡的甜甜圈狀液滴?！?/p>

研究人員在三種加熱表面上測(cè)試水滴，如聚四氟乙烯，以及兩種具有類似表面化學(xué)性質(zhì)的材料，包括生物相容性材料PDMS和疏水性硅烷基單層涂層HTMS。通過(guò)同步高速光學(xué)和高速紅外成像發(fā)現(xiàn)，從光滑表面?zhèn)鬟f到水滴的熱量，隨著擴(kuò)散速度的增加而提升。此外，隨著表面溫度的升高，氣泡的大小和形狀也發(fā)生了變化。

有趣的是，在液滴回縮過(guò)程中，由于氣泡減小了液固界面總面積，在50C和65C的表面溫度下，液滴總傳熱分別降低了5.6%和7.1%?？傮w而言，整個(gè)過(guò)程只持續(xù)幾毫秒，但對(duì)這些系統(tǒng)的冷卻效率和液滴動(dòng)態(tài)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。Weisensee表示：“研究人員發(fā)現(xiàn)，在液滴撞擊對(duì)流或蒸發(fā)過(guò)程中，熱傳導(dǎo)是最突出的熱傳遞形式。”

此外，研究人員還在粗糙表面上測(cè)試了液滴。由于摩擦力提升，液滴的擴(kuò)散面積變小，傳熱面積也更小，因此傳熱速率降低，這最終會(huì)降低例如噴霧冷卻過(guò)程的效率。

“這項(xiàng)特定研究使用了加熱表面。然而，所得出的研究結(jié)果，對(duì)其他有液滴撞擊表面的系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生影響，如擋風(fēng)玻璃、飛機(jī)機(jī)翼或風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。例如，在寒冷環(huán)境中，用戶不希望液滴駐留并凍結(jié)，所以需要了解液滴動(dòng)力學(xué)和熱傳遞的相互作用?！?/p>

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