Aggiungendo un rivestimento incredibilmente sottile di allumina a una superficie metallica, i ricercatori del Georgia Institute of Technology hanno raddoppiato la velocità con cui il calore viaggia da una superficie solida, come una pentola su un fornello, al liquido nella pentola. I risultati sono pubblicati sulla rivista dell'American Institute of Physics Lettere di fisica applicata .

La bollitura in piscina è il metodo più comune e familiare per riscaldare il contenuto di un contenitore, ed è un metodo di trasferimento del calore notevolmente efficiente. Il trasferimento di calore in questo caso è indicato come "flusso di calore". Lì esiste, però, un punto critico in cui una superficie solida diventa troppo calda e si perde l'efficienza di ebollizione della piscina.

"Ritardare il flusso critico potrebbe svolgere un ruolo importante nell'avanzamento della gestione termica dell'elettronica e nel miglioramento dell'efficienza di numerosi sistemi energetici, "dice Bo Feng, dottorato di ricerca, il ricercatore della Georgia Tech che guida questo progetto.

In ebollizione, le bolle portano via grandi quantità di calore dalle superfici solide, ma le bolle fungono anche da isolante, impedendo al liquido di bagnare nuovamente la superficie e quindi di interrompere il trasferimento di calore. Il rivestimento di allumina – solo poche centinaia di atomi di spessore (1/1, 000 lo spessore di un capello umano) – ha un'elevata affinità con l'acqua e, di conseguenza, facilita la rapida riumidificazione della superficie solida.

"Questo è il motivo principale per il miglioramento del trasferimento di calore, " afferma Feng. Per controllare lo spessore è stata utilizzata una tecnica di deposizione di strati atomici. Ottenendo un rivestimento così sottile, lo strato aggiuntivo di allumina non ha aumentato sensibilmente la resistenza termica, ma ha aumentato il trasferimento di calore complessivo.

"Il potenziale contributo di questa indagine risiede nella personalizzazione della bagnabilità delle superfici su scala nanometrica, aumentando così notevolmente il trasferimento di calore durante l'ebollizione in piscina, " aggiunge G.P. "Bud" Peterson, dottorato di ricerca, direttore del laboratorio di trasferimento di calore bifase di Georgia Tech. "Questo è particolarmente promettente per le applicazioni in cui è possibile l'implementazione di array di nanotubi o nanofili".

Gli array di nanotubi e nanofili sono un altro modo efficace per migliorare il trasferimento di calore all'ebollizione della piscina. La combinazione di queste due tecniche – array di nanotubi e/o nanofili e nanorivestimento mediante deposizione di strati atomici – può aumentare ulteriormente l'efficienza di ebollizione del pool.