水经常被烧开，无论是厨房里的一杯茶还是发电厂的水。因此，这一过程效率的任何提高都将显著影响每天消耗的能源总量。
麻省理工学院研究人员发现其中一种改进是使用专门适用于这些系统中使用的材料的表面处理。
沸腾阶段由两个主要指标来表征:传热系数(HTC)和临界热流密度(CHF)。一般来说，两者之间存在权衡，因此任何增强一个参数的东西都会削弱另一个参数。虽然这两个特征对系统的性能都很重要，但科学家团队发现了一种技术，可以同时显著改善这两个特征。
“这两个参数都很重要，”宋说，“但同时提高这两个参数是困难的，因为它们有内部权衡。”
他解释说，这是事实，“因为如果我们在沸腾的表面有很多气泡，那么沸腾是非常有效的，但如果我们在表面有太多气泡，它们就会合并，产生蒸汽。把它放在沸腾的表面上。这层薄膜阻碍了从热表面到水的热传递。如果我们在表面和水之间有蒸汽，它会干扰传热效率，降低CHF值，”他说。
此外，为了防止薄膜发展，研究人员在他们的工作中建立了10微米宽的凹痕，间隔约2毫米。然而，这种分离降低了表面气泡的浓度，从而限制了发酵效率。为了平衡，研究人员使用了一种小得多的表面处理，制造出纳米级的凸起和隆起，增加表面积，加速气泡下的蒸发。
在这些实验中，在材料表面一系列柱的中心产生了空腔。除了纳米结构外，这些支撑物还有助于将液体从底部喷射到顶部，这通过为水提供更多的表面积来改善发酵过程。
Song声称，当表面纹理的三个“层”——空腔分离、极点和纳米级纹理结合在一起时，沸腾过程大大加快。
“这些微腔决定了气泡上升的位置，”他说。“但通过将这些空腔分离2毫米，我们可以隔离气泡，并将气泡合并最小化。”
同时，纳米结构促进气泡下的蒸发，由柱产生的毛细管作用将液体输送到气泡底部。这样就在沸腾的表面和蒸汽气泡之间保持了一层液态水，使大部分热量得以流动。
虽然最近的研究表明，这种类型的表面处理组合有效，并达到了预期的效果，但Wang指出，“这项工作是在小规模的实验室条件下完成的，不容易扩大到实际设备。”
“证明我们可以通过这种方式控制表面以获得改善是第一步，”王说。“那么下一步是考虑更可扩展的方法。”
这种方法可能会有一些重要的小规模应用，例如电子设备的热管理，随着半导体器件的收缩和控制其加热能力变得更加关键，这变得越来越重要。
即使是这样的应用也需要数年的时间来开发，因为大多数电子温度管理系统使用的是电介质而不是水。由于这些液体在表面张力和其他性质方面与水不同，表面特征的尺寸必须相应改变。
