防止挡风玻璃结冰！研究发现热传导对液滴动力学很重要

据外媒报道，在雨中行驶时，最好让雨滴从挡风玻璃上滚落或弹出，而不是挡住挡风玻璃甚至结冰。圣路易斯华盛顿大学McKelvey工程学院的研究小组发现，热传导在防水光滑表面上的液滴动力学中发挥的作用比以前认为的更大。

该校机械工程和材料科学助理教授Patricia Weisenee等人使用高速成像方法对水滴与加热、光滑、防水的表面碰撞时形成的气泡进行了微观捕捉和研究，从而获得了这一结果。气泡只有几百微米大小，当它从表面升起时，它会吸收下面的空气并形成水滴。Weisenee说：“研究人员在液滴上产生毛细波，因为它们在碰撞过程中压缩，并通过液滴发出冲击波，从而形成一个在中间的甜甜圈状液滴。”研究人员在聚四氟乙烯和两种表面化学性质类似的材料等三个受热表面上测试了水滴，包括生物相容性材料PDMS和疏水性硅酮单层涂层HTMS。通过同步高速光学和高速红外成像，发现从光滑表面传递到水滴的热量随着扩散速度的增加而增加。此外，随着表面温度的升高，气泡的大小和形状也会发生变化。有趣的是，在液滴缩回过程中，由于气泡减少了总液固界面面积，在50摄氏度和65摄氏度的表面温度下，液滴的总传热分别减少了5.6%和7.1%。总的来说，整个过程只持续了几毫秒，但对这些系统的冷却效率和液滴动力学产生了深远的影响。Weisenee说：“研究人员发现，在液滴撞击对流或蒸发过程中，热传导是最突出的传热形式。”此外，研究人员还对粗糙表面上的液滴进行了测试。例如，由于摩擦的增加，液滴的扩散面积变小，传热面积也变小，因此传热率降低，最终会降低喷雾冷却过程的效率。这项具体研究使用了加热表面。然而，所获得的结果也可能对其他系统产生影响，这些系统的表面会受到液滴的影响，如挡风玻璃、机翼或风力涡轮机叶片。例如，在寒冷的环境中，用户不希望液滴停留和冻结，因此有必要了解液滴动力学和传热之间的相互作用

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