En ajoutant une couche incroyablement mince d'alumine à une surface métallique, des chercheurs du Georgia Institute of Technology ont doublé la vitesse à laquelle la chaleur se propage d'une surface solide - comme une casserole sur une cuisinière - au liquide dans la casserole. Les résultats sont publiés dans le journal de l'American Institute of Physics Lettres de physique appliquée .

L'ébullition en piscine est la méthode la plus courante et la plus familière pour chauffer le contenu d'un récipient, et est une méthode de transfert de chaleur remarquablement efficace. Le transfert de chaleur dans ce cas est appelé "flux de chaleur". Il existe, cependant, un point critique auquel une surface solide devient trop chaude et l'efficacité d'ébullition de la piscine est perdue.

« Retarder le flux critique pourrait jouer un rôle important dans l'avancement de la gestion thermique de l'électronique ainsi que dans l'amélioration de l'efficacité d'un certain nombre de systèmes énergétiques, " dit Bo Feng, Doctorat., le chercheur de Georgia Tech qui dirige ce projet.

En ébullition, les bulles évacuent de grandes quantités de chaleur des surfaces solides, mais les bulles font aussi office d'isolant, empêchant le liquide de remouiller la surface et d'interrompre ainsi le transfert de chaleur. Le revêtement d'alumine - seulement quelques centaines d'atomes d'épaisseur (1/1, 000 l'épaisseur d'un cheveu humain) - a une grande affinité avec l'eau et, par conséquent, facilite le remouillage rapide de la surface solide.

"C'est la principale raison de l'amélioration du transfert de chaleur, " dit Feng. Une technique de dépôt de couche atomique a été utilisée pour contrôler l'épaisseur. En réalisant un revêtement aussi mince, la couche supplémentaire d'alumine n'augmente pas sensiblement la résistance thermique, mais cela a augmenté le transfert de chaleur global.

"La contribution potentielle de cette enquête réside dans l'adaptation de la mouillabilité des surfaces à l'échelle nanométrique, augmentant ainsi considérablement le transfert de chaleur lors de l'ébullition de la piscine, " ajoute G.P. " Bud " Peterson, Doctorat., directeur du laboratoire de transfert de chaleur à deux phases de Georgia Tech. "C'est particulièrement prometteur pour les applications où la mise en œuvre de réseaux de nanotubes ou de nanofils est possible."

Les réseaux de nanotubes et de nanofils sont un autre moyen efficace d'améliorer le transfert de chaleur par ébullition en piscine. La combinaison de ces deux techniques – réseaux de nanotubes et/ou de nanofils et nano-revêtement par dépôt de couche atomique – peut encore augmenter l'efficacité de l'ébullition en piscine.