Door een ongelooflijk dunne laag aluminiumoxide toe te voegen aan een metalen oppervlak, onderzoekers van het Georgia Institute of Technology hebben de snelheid verdubbeld waarmee warmte van een vast oppervlak - zoals een pot op een fornuis - naar de vloeistof in de pot gaat. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift van het American Institute of Physics Technische Natuurkunde Brieven .

Het koken van een zwembad is de meest gebruikelijke en bekende methode om de inhoud van een container te verwarmen, en is een opmerkelijk efficiënte methode voor warmteoverdracht. De overdracht van warmte wordt in dit geval de "warmtestroom" genoemd. Er bestaat, echter, een kritiek punt waarop een vast oppervlak te heet wordt en de efficiëntie van het koken in het zwembad verloren gaat.

"Het uitstellen van de kritische flux zou een belangrijke rol kunnen spelen bij het bevorderen van het thermisch beheer van elektronica en het verbeteren van de efficiëntie van een aantal energiesystemen, " zegt Bo Feng, doctoraat, de Georgia Tech-onderzoeker die dit project leidt.

bij het koken, bellen voeren grote hoeveelheden warmte af van vaste oppervlakken, maar de bubbels werken ook als een isolator, voorkomen dat de vloeistof het oppervlak opnieuw bevochtigt en daardoor de warmteoverdracht onderbreekt. De aluminiumoxidecoating – slechts enkele honderden atomen dik (1/1, 000 de dikte van een mensenhaar) – heeft een hoge affiniteit met water en, als resultaat, vergemakkelijkt de snelle herbevochtiging van het vaste oppervlak.

"Dit is de belangrijkste reden voor de verbetering van de warmteoverdracht, ", zegt Feng. Er werd een atomaire laagafzettingstechniek gebruikt om de dikte te regelen. Door zo'n dunne coating te bereiken, de extra laag aluminiumoxide verhoogde de thermische weerstand niet noemenswaardig, maar het verhoogde wel de totale warmteoverdracht.

"De potentiële bijdrage van dit onderzoek ligt in het afstemmen van de bevochtigbaarheid van oppervlakken op nanometerschaal, waardoor de warmteoverdracht tijdens het koken van het zwembad aanzienlijk wordt verhoogd, " voegt GP "Bud" Peterson toe, doctoraat, directeur van het Two-Phase Heat Transfer Lab van Georgia Tech. "Dit is vooral veelbelovend voor toepassingen waar de implementatie van nanobuisjes of nanodraadarrays mogelijk is."

Nanobuis- en nanodraadarrays zijn een andere effectieve manier om de warmteoverdracht van het koken in het zwembad te verbeteren. De combinatie van deze twee technieken - nanobuisjes en/of nanodraadarrays en nanocoating door afzetting van atomaire lagen - kan de efficiëntie van het koken in het zwembad nog verder verhogen.