蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，在雨中開車時，雨滴最好是從擋風玻璃上滾落或彈出去，而不是擋在擋風玻璃上，甚至結冰。圣路易斯華盛頓大學麥凱爾維工程學院（School of Engineering at Washington University in St. Louis）的研究團隊發(fā)現(xiàn)，在拒水光滑表面的液滴動力學中，熱傳導所起的作用比之前認為的要大。

（圖片來源：wustl）

該校機械工程與材料科學助理教授Patricia Weisensee等人利用高速成像方法，微觀捕獲并研究水滴撞擊加熱、光滑、防水表面時所形成的氣泡，從而得出這一結果。該氣泡只有幾百微米大小，當其從表面升起時，會吸收下面的空氣，從而在水滴中形成。Weisensee表示：“研究人員在液滴上制造毛細波，因為液滴在碰撞時會壓縮，然后通過液滴發(fā)出沖擊波，從而產生一個中間夾著氣泡的甜甜圈狀液滴?！?/p>

研究人員在三種加熱表面上測試水滴，如聚四氟乙烯，以及兩種具有類似表面化學性質的材料，包括生物相容性材料PDMS和疏水性硅烷基單層涂層HTMS。通過同步高速光學和高速紅外成像發(fā)現(xiàn)，從光滑表面?zhèn)鬟f到水滴的熱量，隨著擴散速度的增加而提升。此外，隨著表面溫度的升高，氣泡的大小和形狀也發(fā)生了變化。

有趣的是，在液滴回縮過程中，由于氣泡減小了液固界面總面積，在50C和65C的表面溫度下，液滴總傳熱分別降低了5.6%和7.1%?？傮w而言，整個過程只持續(xù)幾毫秒，但對這些系統(tǒng)的冷卻效率和液滴動態(tài)產生了深遠的影響。Weisensee表示：“研究人員發(fā)現(xiàn)，在液滴撞擊對流或蒸發(fā)過程中，熱傳導是最突出的熱傳遞形式?！?/p>

此外，研究人員還在粗糙表面上測試了液滴。由于摩擦力提升，液滴的擴散面積變小，傳熱面積也更小，因此傳熱速率降低，這最終會降低例如噴霧冷卻過程的效率。

“這項特定研究使用了加熱表面。然而，所得出的研究結果，對其他有液滴撞擊表面的系統(tǒng)也會產生影響，如擋風玻璃、飛機機翼或風力渦輪機葉片。例如，在寒冷環(huán)境中，用戶不希望液滴駐留并凍結，所以需要了解液滴動力學和熱傳遞的相互作用?！?/p>

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