나노기술 및 정책 정보

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● 미국 Massachusetts Institute of Technology (MIT)의 Evelyn Wang 교수 연구팀은 표면 처리를 통해 물을 가열하고 증발시키는 시스템의 효율성을 개선

● 끓는 과정의 주요 매개 변수는 열 전달 계수(HTC)와 한계 열류속(CHF)이 존재하며, 재료 설계에서는 일반적으로 두 변수 중 하나를 개선하면, 다른 하나를 더 악화시키는 경향을 가지고 있었음.

● 이에 연구팀은 재료 표면에 서로 다른 질감의 조합을 통해 두 가지 특성을 동시에 상당히 개선할 수 있는 방법을 개발

● 미세한 공극 또는 덴트 부분을 표면에 추가하는 것은 해당 표면에 기포가 형성되는 것을 방지하는 방법으로 기포가 덴터 부위에 효과적으로 고정된 상태를 유지하고, 열 저항 필름이 옆으로 퍼지는 것을 방지

● 이 작업에서 연구팀은 필름 형성을 방지하기 위해 약 2mm로 분리된 10µm 너비의 오목한 배열을 만들었고, 이로 인한 효율 감소를 보완하기 위해 훨씬 더 작은 규모의 표면 처리를 도입하여 나노미터(nm)의 작은 범프와 융기부를 생성하여 표면적을 증가시키고, 기포 아래의 증발 속도를 촉진

● 해당 실험을 통해 공극은 재료 표면 속에 존재하는 기둥 구조 중심에 만들어졌으며, 이 기둥들은 나노구조물과 결합하여 액체의 위킹 현성을 촉진하고, 이것은 물에 노출되는 더 많은 표면적을 제공함으로써 증발 과정을 향상시킴.

● 향후 연구팀은 물 이외의 다른 액체의 증발 과정을 개선하기 위해 또 다른 연구를 수행할 예정

※ Advanced Materials 게재(2022.06.20.), “Three-Tier Hierarchical Structures for Extreme Pool Boiling Heat Transfer Performance”