城大團隊成功研發結構熱裝甲 有助提高核反應堆安全性

香港城市大學學者領導的研究團隊，最新研發的結構熱裝甲，能有效將液體冷卻的應用溫度提升至攝氐1,000度以上，徹底解決266年以來萊頓弗羅斯特效應帶來的難題，這項突破可應用於航空及航天引擎，提高新一代核反應堆的安全及可靠度。

萊頓弗羅斯特效應是1756年發現的經典物理現象。當液體接觸溫度遠超其沸點的固體表面時，在液體與超高溫表面之間瞬間產生絕熱的蒸汽層，使液體懸浮並阻斷固液接觸，導致傳熱效果顯著降低，甚至會使液體對高溫表面的冷卻失效。

科學家長久以來都無法克服這個挑戰，該項目由城大機械工程學系教授王鑽開、法國巴黎文理研究大學教授David Quéré，及吉林大學未來科學國際合作聯合實驗室主任于吉紅共同領導研發，團隊建構了一種多層級復合結構熱裝甲，具有熱異相性及多層級拓撲結構：結構整體由貫穿的導熱柱體支撐，以起到快速傳熱作用；中層嵌有絕熱的多孔薄膜，以快速吸入及蒸發液體；底層的U型通道則用作及時排出蒸氣。

這項研究實現無阻礙的快速熱傳導，氣液自發相分離，及液體在極端高溫下的超浸潤現象，即使在1,150°C極端高溫下，仍能完全抑制萊頓弗羅斯特效應。

王鑽開指，由於萊頓弗羅斯特現象的原故，目前航空及航天引擎、新一代核反應堆等在超高溫下進行熱能冷卻，大多是採用低效的氣體冷卻而非高效液體冷卻。而團隊的設計可以製作成柔性器件，並緊固裝配在各種形狀的表面，在應用上有具大潛力。

研究結果已於最新一期國際權威學術期刊《自然》發表。

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