理工大学协理副校长(研究及创新)兼自然启发工程学讲座教授王钻凯教授荣获2023年Falling Walls科学突破奖十位工程类得奖者之一和技术类别,表彰他在解决莱顿弗罗斯特效应方面的开创性工作。
该奖项旨在通过表彰前沿发现来促进所有学科的研究和创新。总部位于柏林的倒墙基金会设立该奖项是为了表彰全球科学和社会领域的最新突破。
王教授在结构化热铠装(STA)方面的创新获得了“打破莱顿弗罗斯特效应之墙”的荣誉。他于 2022 年在《自然》杂志上发表的 研究“在 1,000°C 以上抑制莱顿弗罗斯特效应以实现持续热冷却”解决了自 1756 年以来莱顿弗罗斯特效应所带来的长期挑战。
当温度超过莱顿弗罗斯特点时,固体和液体之间会形成连续的蒸气层,由于热阻增加而导致传热减少。寻找一种有效的冷却热表面的方法一直是热工程和材料科学领域的一个持续挑战。
王教授创新的STA策略具有在极高温度下实现高效液体冷却的潜力,特别是在航空发动机、航天发动机和下一代核反应堆等领域。这一突破也适用于因设备小型化而导致热通量增加的电子设备冷却。
王教授表示:“解决这个奖项核心的经典科学问题需要多元化和广泛的知识,我从表面科学、材料、流体力学、热力学以及先进制造中汲取了见解。”
该发明将液体冷却的极限提升至 1,000°C 以上,从而带来了重大技术进步,增强了核电站、发动机、微电子芯片和电子设备的热冷却。
这项工作的影响是深远的。打破高温下的莱顿弗罗斯特效应还扩大了超润湿性的温度范围,被国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)评选为2021年新兴技术之一。目前超润湿性的表现仅限于高度受限的温度范围。王教授的突破性发现将超润湿性的温度范围极大地扩展至 1,000°C 以上,在化学及其他领域释放了无限的应用前景。
王教授说:“研究的驱动力是好奇心,想知道几个世纪前建立的传统观念和理论是否可以被打破。我总是鼓励我的研究团队和学生积极主动、充满热情和坚持不懈。有时候,一个小小的想法和实验就能成为我们人生的转折点,带我们走向一个大世界。我们坚持通过回答关键的科学问题或解决长期存在的技术挑战,在研究方面取得显着的进步。”
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