Některé fyzikální jevy dovedou být jako osina v zadku. Rozhodně se to týká Leidenfrostova jevu, který byl objeven v roce 1756. Projevuje se tím, že když se setká kapalina s povrchem, jehož teplota je podstatně vyšší než bod varu dotyčné kapaliny, tak se část kapaliny ihned vypaří a vytvoří izolační vrstvu, na které tančí kuličky tvořené dotyčnou kapalinou. Vrstva páry dramaticky snižuje přenos tepla za vysokých teplot a výsledkem je, že kapalinami prakticky není možné chladit velmi horké povrchy.
Leidenfrostův jev je obvykle proklínaný. Pro odborníky na tepelnou izolaci bylo poražení Leidenfrostova jevu vytouženou metou, svatým grálem, který hledali usilovněji než rytíři kulatého stolu. V legendární bitvě s fyzikálním jevem nakonec uspěl mezinárodní tým, vedený odborníky City University of Hong Kong (CityU). Vytvořili strukturovaný tepelně izolační materiál STA (Structured thermal armor), který je možné účinně chladit kapalinou i při teplotách přesahujících 1 000 °C.
Je to ohromující úspěch, který si žádá vítězný doutník nad žalostnými troskami sebevědomého Leidenfrostova jevu. Nový typ materiálu by se díky své odolnosti mohl prosadit v leteckých a vesmírných motorech a mohl by rovněž zlepšit bezpečnost a spolehlivost příštích generací jaderných reaktorů.
Badatelé vytvořili multitexturový materiál, jehož klíčové prvky mají protikladné tepelné a geometrické vlastnosti. Obsahuje vodivé pilíře, které hrají roli tepelných mostů, tepelně izolační membránu, která nasává a odpařuje kapalinu, a také zanořené kanálky tvaru U, které odvádějí páru. Výsledný materiál účinně potlačuje výskyt Leidenfrostova jevu až do teploty 1 150 °C a lze jej efektivně chladit v rozmezí teplot 100 až 1 150 °C.
Jak podotýká vedoucí výzkumu Wang Zuankai z CityU, jejich výzkum přinesl průlom díky multioborovému přístupu. Výzkum zahrnuje vědu o površích, hydro– a aerodynamiku, chlazení, materiálovou vědu, fyziku, vědu o energii a rozmanité technologie. Dosavadní technologie, které v tomto směru výzkumu vznikly, využívají chlazení vzduchem, z nouze, právě kvůli Leidenfrostovu jevu. Podle Wanga může být výsledný materiál ohebný a nevyžaduje další zpracování. I díky tomu by měl mí ohromující potenciál pro praktické aplikace.
Video: CityU’s new structured thermal armour solves 18th century Leidenfrost challenge
Literatura