微气泡覆盖纳米脊表面实现高效稳健的微尺度热管理

为解决微尺度热管理难题，研究人员创新性地提出微气泡覆盖层（micro bubble blanket）与纳米脊结构协同作用机制。该研究揭示了在超过临界热通量时，动态微气泡层能维持恒定传热系数（heat transfer coefficient），通过大气泡直径与上升速度的定量分析，证实了对流沸腾（convective boiling）主导的免外力传热机制。该成果为微型设备散热提供了能源高效的新范式。

　　

这项突破性研究揭示了微气泡覆盖层（micro bubble blanket）与纳米脊结构协同作用的神奇机制。当热通量超过临界值时，动态形成的微气泡层如同智能隔热毯，使传热系数（heat transfer coefficient）保持恒定——这种可预测的两相传热现象展现出惊人的稳定性。

通过精确测量大气泡直径和上升速度，研究团队证实了无需外力驱动的对流沸腾（convective boiling）主导机制。微观力学分析显示，纳米脊结构通过表面自由能锚定微气泡，而浮力驱动的大气泡合并效应则产生向上的拉力。这种精妙的平衡使气泡覆盖层能通过改变表面张力分布，促进大气泡快速脱离。

该技术最引人注目的特点是实现了"自驱动"热管理：不需要任何动力设备就能维持宽热通量范围内的安全沸腾传热。这种仿生散热策略为芯片级冷却、微型反应器等前沿领域提供了革命性的解决方案，其能源效率比传统强制对流系统提升显著。