科學家發現,在金屬表面塗上抗水的物質,可以使浸泡於熱水中的金屬表面產生一層穩定的蒸氣膜,在煮沸的過程中可降低氣泡在表面生成。

這是由沙烏地阿拉伯的阿卜杜拉國王科技大學(King Abdullah University )科學家Ivan Vakarelski與同事的研究結果,並已發表在9月13日的Nature期刊上。

這個現象的原理來自萊頓弗羅斯特效應(the Leidenfrost effect),這是由德國科學家約翰.萊頓弗羅斯特在1756年所提出的:當液體接觸溫度超過特定溫度(萊頓弗羅斯特點,Leidenfrost point)的表面時,接觸面會產生一層有隔熱作用的蒸氣,使液體沸騰的速度明顯減慢。

比如把水滴在滾燙的鐵板上,假使鐵板的溫度僅高於水的沸點,水會嘶嘶作響、並迅速沸騰。但若鐵板溫度到達萊頓弗羅斯特點時,水便會產生萊頓弗羅斯特效應,水珠會在鐵板四處滾動,並緩慢地蒸發,水珠可以存活更久。這也是有經驗的廚師,用來測試鍋子是否夠熱的方法:只要鍋子夠熱,就可以看到水珠在鍋面滾來滾去。

萊頓弗羅斯特點會隨著與液體接觸的材質而改變,因此,科學家將小鋼珠的表面噴上奈米顆粒與厭水的有機物質,製造足夠的抗水性,這樣的表面,在原子力顯微鏡下非常的粗糙、佈滿無數細小的起伏。

科學家首先將小鋼珠加熱到400℃,再放入室溫的水中,所有的小鋼珠都在表面產生一層蒸氣膜,不過包裹在親水表面的蒸氣膜,卻很快地爆發出很多氣泡;而有抗水表面的小鋼珠,則在冷卻的過程中,一直保有蒸氣膜。

另外,科學家改將可加熱的鋼棒放入沸水中,他們發現,具有親水表面的鋼棒最高只能加熱到106℃左右,因為水總能與金屬接觸而使其降溫、並生成氣泡;而有抗水面的鋼棒,則有蒸氣膜的保護,可以加熱到250℃。

科學家認為,經過處裡的抗水表面可在較低的溫度下保有蒸氣膜,避免因產生的氣泡爆裂而損壞物質表面,未來希望能繼續發展能存在於溫度低於水沸點的蒸氣膜,若船身能被蒸氣膜包覆住,將能有效降低船隻受到的阻力,亦能大為減少附著在船身的海洋植物或生物。

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