外电场作用下纳米结构表面的固-液界面传热特性

作     者：齐凯 朱星光 王军 夏国栋 Qi Kai;Zhu Xing-Guang;Wang Jun;Xia Guo-Dong

作者机构：北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室暨传热与能源利用北京市重点实验室北京100124 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2024年第73卷第15期

页      面：154-161页

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 080701[工学-工程热物理] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主　　题：电润湿 纳米结构 外电场 固-液界面热阻 分子动力学 

摘      要：在固体表面布置纳米结构是一种强化固-液界面传热的简单有效的方法.但是,当固-液界面相互作用较弱时,由于纳米结构并不能被液体浸润,纳米结构的存在反而会弱化固-液界面之间的传热,而外电场的施加则可以解决这一问题.本文基于分子动力学模拟的方法,研究了纳米结构固-液界面在外电场作用下的传热特性.通过在2块平行金属板布置数量相同的正负电荷,产生垂直于板面的均匀电场,并在下层金属板上布置了不同尺寸的纳米结构.结果表明:在外电场作用下,纳米结构处会产生电润湿现象,固-液界面的润湿状态能够从Cassie态变为Wenzel态,界面处的Kapitza热阻长度明显减小,因而热流密度显著增大;当电荷量增至发生电冻结的临界值,液态水会产生电冻结现象,其热导率骤增至1.2 W/(m·K),热流密度也随之发生骤增;继续增加电场强度,由于电冻结现象的发生,固-液界面热阻则基本保持不变.