該研究揭示了對古老工藝的新見解，旨在提高各個工業系統的傳熱效率。

麻省理工學院的研究人員通過探索沸騰在能源、冷卻等領域的作用，揭示了沸騰的隱藏威力，有望在效率和安全性方面取得突破。

麻省理工學院副教授 Matteo Bucci 強調，了解沸騰物理可以推動能源效率、電子冷卻、海水淡化、醫療診斷等領域的突破。

Bucci的實驗室創造了創新技術來揭示幾十年來阻礙能源進步的沸騰和傳熱現象。

“沸騰對于核能以外的應用也很重要。80% 的發電廠都使用沸騰。我的研究對太空推進、能源存儲、電子產品以及越來越重要的冷卻計算機任務都有影響，”Bucci 在一份聲明中表示。

推進傳熱

雖然沸水看起來簡單，但了解其物理原理卻花了十年時間，而且充滿了困難和啟示。這種看似簡單的現象是許多重要工業過程的基礎，但在核反應堆等復雜系統中進行研究卻極具挑戰性。

為了研究長期受限制的能源發展的沸騰和傳熱現象，Bucci 的研究實驗室創造了新穎的實驗方法。解決沸騰危機(快速發展的氣泡產生阻礙傳熱的蒸汽層的情況)是主要優先事項之一。

在研究中，他們確定了沸騰危機的統一標準，解釋了氣泡在表面附近的相互作用。該標準基于三個關鍵因素——成核點密度、平均氣泡尺寸以及平均氣泡生長時間和分離頻率的乘積——有助于預測沸騰何時變得低效。

實驗證實了其適用于各種表面類型、沸騰條件和水和液氮等流體。了解這一標準有助于設計可提高沸騰性能并防止沸騰危機的表面。

研究人員表示，這些進步使得快速收集大量實驗數據成為可能，從而開發出一種簡單的沸騰危機模型。

“核反應堆包層表面沸騰過程的有效性決定了反應堆的效率和安全性。這就像一輛你想加速的汽車，但它有一個上限，”布奇在一份聲明中說。

“對于核反應堆來說，上限是由沸騰傳熱決定的，所以我們有興趣了解這個上限是什么，以及如何克服它以提高反應堆性能，”他補充道。

人工智能推動創新

兩相浸沒式冷卻也是一個主要的研究課題，其中來自服務器組件的熱量使液體沸騰，蒸汽在熱交換器上凝結以維持被動冷卻循環。

通過最大限度地減少能源浪費，這種方法降低了數據中心的碳排放和電力消耗，目前這些排放量和電力消耗與航空業相當。到 2040 年，數據中心可能占全球排放量的 10% 以上;因此，這一領域的進步至關重要。

為了進一步發展熱科學，人工智能 (AI) 也被納入其中。最近一個致力于該領域機器學習的多所大學研究項目展示了它的潛力。

正在建立新的以人工智能為重點的平臺，以促進計算機科學家和熱科學家之間的合作，實現快速創新。

據研究人員介紹，人工智能還被用于處理來自先進診斷技術的大量實驗數據，以及對仍難以直接研究的復雜現象進行建模，從而突破了熱科學研究的界限。

“人工智能可能會讓我們有機會了解無法觀察到的事物，或者至少在我們試圖找到許多問題的根源時在黑暗中指引我們，”布奇說。