在人工智能橋梁作用、通信長遠所需、電動汽車、國防與航空航天等領(lǐng)域中讓人糾結，如何在高熱流密度條件下控制設備工作溫度已成為一項重要挑戰(zhàn)規模。噴霧冷卻結(jié)合了強制對流與工質(zhì)相變潛熱，是一種具有高熱流散熱潛力的技術(shù)基石之一。然而聯動，大多數(shù)噴霧冷卻增強研究通過提高噴霧流速來強化強制對流，以實現(xiàn)較高的臨界熱流密度（CHF）共同努力，但這種方法通常會導致較低的傳熱系數(shù)（HTC）生產體系。盡管微/納結(jié)構(gòu)表面能增強沸騰性能，但其內(nèi)部容易形成氣膜很重要，從而降低傳熱效率。

基于此覆蓋，華中科技大學楊榮貴教授課題組結(jié)合微納3D打印與電沉積技術(shù)異常狀況，制備了三維有序微納多級結(jié)構(gòu)表面。該表面通過調(diào)控噴霧液滴高效、液膜和汽泡的協(xié)同輸運應用創新，同步強化液膜沸騰與毛細蒸發(fā)，創(chuàng)造了噴霧冷卻的換熱記錄機構。相關(guān)研究以“Record-high heat transfer performance of spray cooling on 3D-printed hierarchical micro/nano-structured surface"發(fā)表于《Science Bulletin》的特性，華中科技大學博士生胡雍炎、雷逸凡為共同第一作者基礎，劉修良副教授為共同通訊作者 提供堅實支撐。

本研究通過設計三維（3D）有序分級微/納結(jié)構(gòu)表面，改善噴霧液滴蒸發(fā)與液膜沸騰性能實踐者，實現(xiàn)了CHF和HTC的同步增強取得明顯成效。該分級結(jié)構(gòu)優(yōu)化了噴霧液滴、毛細液膜和沸騰氣泡的傳輸路徑數據，從而提高了噴霧冷卻性能創新的技術。研究中還觀察到了“沸騰反轉(zhuǎn)"現(xiàn)象，即隨著熱流密度增加顯著，過熱度反而下降快速增長，這顯著促進了氣泡成核和蒸發(fā)開放以來，帶來了超高的HTC。同時高質量，突破了液-氣逆流限制提供了有力支撐，實現(xiàn)氣泡快速逃逸與液體滲透的協(xié)同作用，從而獲得了創(chuàng)紀錄的噴霧冷卻性能：在1 cm2加熱表面上逐步改善，最大熱流密度達1273 W/cm2意見征詢，HTC達443.7 kW/(m2·K)。

研究人員通過結(jié)合摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)（nanoArch® S130大大提高，精度： 2 μm）與模板輔助電沉積技術(shù)的必然要求，設計并制造了三維有序分級微/納結(jié)構(gòu)表面。該表面由對齊的空心三棱柱構(gòu)成取得了一定進展，其側(cè)壁上具有層疊微槽（厚度約為5 µm）完善好，這些微槽能夠作為液體傳輸?shù)拿毻ǖ溃瑫r提供氣泡成核的活性點積極參與。此外問題分析，通過電沉積工藝，在表面形成直徑為0.1至2.8 µm的納米結(jié)構(gòu)微腔交流研討，這些微腔在高熱流條件下作為氣泡成核點更加完善，持續(xù)促進成核沸騰。

噴霧冷卻實驗結(jié)果表明建設應用，分級微/納結(jié)構(gòu)表面在高熱流密度條件下表現(xiàn)出優(yōu)異的傳熱性能支撐作用，成功克服了液-氣逆流問題，并實現(xiàn)了創(chuàng)紀錄的熱流密度和HTC動力。

總結(jié)：本文設計了一種創(chuàng)新的三維有序分級微/納結(jié)構(gòu)表面，通過優(yōu)化噴霧冷卻的傳熱路徑互動互補，實現(xiàn)了同時提升CHF和HTC的目標發揮重要帶動作用。在1 cm2加熱表面上，最大熱流密度為1273 W/cm2成就，HTC為443.7 kW/(m2·K)重要方式，分別比以往最高記錄提升了52.6%和173.9%。這一研究為高效熱管理技術(shù)提供了新的思路系統，未來有望廣泛應用于人工智能非常重要、電動汽車和航空航天等領(lǐng)域。