Учёные Национального исследовательского университета «МЭИ» разработали технологию управления смачиваемостью материалов, которая позволит создавать более эффективные системы охлаждения и теплопереноса для самых разных областей — от атомной энергетики до космических аппаратов.
Разработка основана на воспроизведении природных механизмов, включая «эффект лотоса» и капиллярный эффект. Эти явления учёные использовали для того, чтобы контролировать процессы кипения, испарения и конденсации жидкостей на микро- и наноуровне — ключевую задачу современной теплофизики.
Исследователи создали сверхгидрофобное покрытие из углеродных нанотрубок, повторяющее структуру листа лотоса. Оно эффективно отталкивает воду и одновременно усиливает конденсацию, что повышает теплоотдачу. Для улучшения процессов кипения и испарения были разработаны гидрофильные поверхности с микроканавками и нанопокрытием из оксида алюминия. Такая структура позволяет воде подниматься против силы тяжести и обеспечивает интенсивное охлаждение.
Комбинация гидрофобных и гидрофильных зон в одном устройстве, например в термосифоне, снизила его термическое сопротивление в три раза. Это делает технологию перспективной для применения в разных сферах: в ядерной энергетике, на тепловых электростанциях, в системах охлаждения центров обработки данных, при термостабилизации грунтов в районах вечной мерзлоты и в терморегуляции космических аппаратов.
Раньше мы могли лишь наблюдать за тем, как жидкость взаимодействует с поверхностями. Теперь у нас появилась возможность контролировать её поведение на уровне микро- и наноструктур. Это фундаментальный шаг, который открывает новые горизонты для прикладных исследований и инновационных разработок в области энергетики и строительства надежной инфраструктуры для северных регионов.
- Николай Рогалев, ректор НИУ «МЭИ»
Разработка выполнена в 2024–2026 годах в рамках гранта НИУ «МЭИ» по программе «Приоритет 2030: Технологии будущего» под руководством доцента кафедры инженерной теплофизики Никиты Иванова.
Источник: Минобрнауки РФ
Фото: НИУ «МЭИ»
