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Une nouvelle armure thermique structurée atteint un refroidissement liquide au-dessus de 1 000 ° C


Une équipe de recherche dirigée par des scientifiques de la Town College of Hong Kong (CityU) a récemment conçu une armure thermique structurée (STA) qui permet un refroidissement liquide efficace même au-dessus de 1 000 ° C, résolvant fondamentalement un défi vieux de 266 ans présenté par l’effet Leidenfrost. Cette percée peut être appliquée aux moteurs aéronautiques et spatiaux, ainsi qu’améliorer la sécurité et la fiabilité des réacteurs nucléaires de nouvelle génération.

La recherche a été dirigée par le professeur Wang Zuankai du département de génie mécanique (MNE) de CityU, le professeur David Quéré de l’Université de recherche PSL, en France, et le professeur Yu Jihong, directeur du Centre worldwide des sciences futures de l’Université de Jilin et chercheur principal de l’Institut d’études avancées de Hong Kong à CityU.

Les résultats ont été publiés dans le dernier numéro de la revue scientifique Character.



L’effet Leidenfrost est un phénomène physique découvert en 1756, qui fait référence à la lévitation de gouttes sur une area nettement additionally chaude que le place d’ébullition du liquide. Il produit une couche de vapeur isolante et réduit considérablement les performances de transfert de chaleur à haute température, ce qui rend inefficace le refroidissement liquide sur la floor chaude. Cet effet est le moreover souvent préjudiciable et supprimer cet effet est resté un défi historique.

L’équipe dirigée par CityU a construit un matériau multitexturé avec des éléments clés qui ont des propriétés thermiques et géométriques contrastées. La conception rationnelle du STA superpose des piliers robustes, conducteurs et saillants qui servent de ponts thermiques pour favoriser le transfert de chaleur une membrane thermiquement isolante intégrée conçue pour aspirer et évaporer le liquide  et des canaux souterrains en forme de U qui évacuent la vapeur. Il inhibe avec succès l’apparition de l’effet Leidenfrost jusqu’à 1 150 °C et permet un refroidissement efficace et contrôlable sur toute la plage de température de 100 °C à plus de 1 150 °C.



“Ce projet de recherche multidisciplinaire est véritablement une percée en science et en ingénierie, motor vehicle il blend science des surfaces, hydro- et aérodynamique, refroidissement thermique, science des matériaux, physique, énergie et ingénierie. La recherche de nouvelles stratégies pour aborder le refroidissement liquide des hautes -les surfaces de température sont l’un des Saint Graal de l’ingénierie thermique depuis 1756. Nous avons la chance de supprimer fondamentalement l’apparition de l’effet Leidenfrost et de fournir ainsi un changement de paradigme dans le refroidissement thermique liquide à des températures extrêmement élevées, une mission qui est restée inexplorée pour day », a déclaré le professeur Wang.

Le professeur Wang a souligné que les stratégies de refroidissement thermique actuelles à des températures extrêmement élevées adoptent des mesures de refroidissement par air plutôt qu’un refroidissement liquide efficace en raison de l’apparition de l’effet Leidenfrost, en particulier pour les programs dans les moteurs aéronautiques et spatiaux et les réacteurs nucléaires de nouvelle génération.

« Le STA conçu peut être fabriqué pour être adaptable, éliminant ainsi le besoin de fabrication supplémentaire, en particulier pour les surfaces difficiles à texturer directement. C’est pourquoi le STA possède un énorme potentiel d’applications pratiques », a ajouté le professeur Wang.

Le professeur Wang, le professeur Quéré et le professeur Yu sont les auteurs correspondants de l’article. Les premiers auteurs sont le Dr Jiang Mengnan et le Dr Wang Yang de MNE.

Les collaborateurs sont le professeur Pan Chin, directeur, le Dr Steven Wang, professeur adjoint, Zhang Huanhuan, assistant de recherche, Liu Fayu et Li Yuchao, doctorants, du MNE de CityU  et les professeurs To Suet et Du Hanheng, doctorants, du Département de génie industriel et des systèmes de l’Université polytechnique de Hong Kong.