让冰漂浮？科学家发现新的“不粘锅”效应

你知道怎么把普通的锅变成不粘锅吗？天很热的时候，即使锅里没有油，食物也不会粘在锅——上，这其实是利用了莱顿弗罗斯特效应。美国研究人员发现，莱顿弗罗斯特效应也可以出现在冰上，前提是表面加热到550。这一发现为工业应用中的水冷设备和工艺提供了更多有趣的可能性。相关论文发表于21日《物理评论流体力学》。

当热源足够热时，水的行为会发生巨大的变化。弗吉尼亚理工大学副教授乔纳森博雷科说，将水滴在加热到150或更高的铝板上，水就不会再沸腾了。当液滴接近铝表面时，形成的蒸汽被截留在液滴下方，形成缓冲垫，防止液体直接接触表面。截留的蒸汽使液体悬浮并像空气曲棍球一样在受热表面滑动。这种现象被称为莱顿弗罗斯特效应，最早提出于18世纪。

水可以以三种状态存在：固态、液态和气态。到目前为止，莱顿弗罗斯特效应是一种两相现象：蒸发的液体或升华的固体悬浮在其蒸汽上。

Boreco的实验发现，即使铝被加热到150以上，冰也不会像液体一样悬浮在蒸汽上。他继续升温，发现悬浮的门槛高了很多：550。在达到这个阈值之前，冰下的融水会继续与表面直接接触沸腾，而不会表现出莱顿弗罗斯特效应。

发现冰下融水层的温差导致沸腾时间的延长。融化的水层有两个不同的极端：它的底部沸腾，将温度固定在100左右，但它的顶部附着在剩余的冰上，将温度固定在0左右。该模型揭示，保持这种极端温差会消耗大部分表面热量，这解释了为什么悬浮对冰来说更困难。

对于冰的莱顿霜效应，550的高温非常重要。当加热时，冰是悬浮的，而不是接触表面，这不会导致热量蒸发。

传热在冷却计算机服务器或汽车发动机方面起着重要作用，在冶金方面也有潜在的应用。例如，为了生产合金，有必要淬火金属，使其更坚固而不脆裂。如果使用冰，它将允许热量通过三个水相(固体、液体和气体)快速释放，从而快速冷却金属。